屏蔽法改性木粉制备生物基塑料的研究

以胡桑枝条木粉为原料,木粉经球磨预处理后,分散于盛有一定量蒸馏水的烧杯中,之后将配制的酒石酸铁钠(Fe TNa)溶液倒入其中,在4℃下润胀一段时间后,于捏合机中捏合5 h后烘干,最后在双螺杆挤出机中与一定量的甘油混合挤出制备生物基塑料,研究了润胀时间、球磨木粉用量和试剂用量对改性产物力学性能的影响。结果表明:以木质纤维类生物质为原料,Fe TNa络合物和甘油为屏蔽剂可制备出注塑级生物基塑料,实现木质纤维的全组分高效利用;在屏蔽改性过程中未引入新的官能团;经屏蔽改性处理后,纤维素结晶度降低,纤维素分子链间作用力降低,改性产物热稳定性下降。在较佳工艺条件下,所制备的生物基塑料的弯曲强度为20.7 MPa、拉伸强度为12.9 MPa、断裂伸长率为3.2%,热塑性和力学性能较佳。     

木粉酯化改性制备生物基塑料

以胡桑枝条木粉为原料制备木质纤维类生物基塑料,木粉先经过球磨预处理后,在二甲亚砜(DMSO)分散介质中,以邻苯二甲酸酐(PA)为改性试剂,4-二甲氨基吡啶(DMAP)为催化剂对其进行酯化改性,并考察了反应温度、时间和试剂用量对改性产物质量增长率及材料力学性能的影响。研究结果表明,以木质纤维为原料,可以成功制备注塑级的生物基塑料,实现木质纤维原料全组分的高效利用。在最佳工艺条件下,经改性制备材料的质量增长率为98.8%,熔融指数0.903 g/min,其拉伸和弯曲强度分别达到24.1和41.9 MPa,具有较好的热塑性和力学性能。     

酯化改性木粉制备生物基塑料研究

以丁二酸酐和邻苯二甲酸酐两种酸酐按一定配比混合后作为酯化剂,4-二甲氨基吡啶为催化剂,二甲亚砜为分散介质,对胡桑枝条木粉进行改性,成功制备了具有较好热塑性和良好力学性能的注塑级生物基塑料。探讨了丁二酸酐占总酸酐物质的量百分比(简称酸酐配比)、反应温度、反应时间对生物基塑料力学性能的影响。采用三因素三水平的Box-Behnken设计方法,利用Design Expert软件得到回归方程的预测模型,并通过响应面分析,优化木粉酯化改性的工艺条件。最佳条件下混合酸酐改性制备的材料,其拉伸(酸酐配比18.79%,反应时间3.03 h,反应温度69.06℃)和弯曲(酸酐配比17.85%,反应时间3.12 h,反应温度68.11℃)强度分别达到30.13和41.32 MPa。     

木纤维-LDPE复合材料力学性能分析

该文按照木纤维和低密度聚乙烯塑料(LDPE)熔融挤出工艺来制造木塑复合材料,并对挤出产品进行力学性能分析,从而确定该复合材料的基本力学性能参数,为工业化生产提供依据和质量控制方向。结果表明:适量添加木纤维和润滑剂可以有效改善木纤维-LDPE复合材料的抗拉伸性能;润滑剂的添加又可有效抑制添加木纤维造成的抗弯曲性能下降;添加适量的偶联剂可以有效提高复合材料的抗拉伸和抗弯曲性能。     

竹粉粒径对竹粉/PHBV生物复合材料性能的影响

以生物基可降解塑料聚β-羟基丁酸戊酸酯(PHBV)、竹粉(BF)为原料,马来酸酐(MA)为偶联剂、氮化硼(BN)为成核剂,通过共混挤出、注塑成型工艺制得竹粉/PHBV生物复合材料,研究了不同粒径竹粉(40、60、80、100目)对竹粉/PHBV生物复合材料性能(力学性能、热变形温度)的影响。结果表明,随着竹粉粒径从40目增加到100目,复合材料的拉伸模量、拉伸强度、弯曲模量、弯曲强度、缺口冲击强度、热变形温度呈逐渐减小的趋势;断裂伸长率和无缺口冲击强度呈逐渐提高的趋势。竹粉/PHBV复合材料断面电镜扫描发现,随着竹粉目数的增加,竹粉在PHBV基体中的形态差异较大,40目竹粉表面粗糙度较大,有些较大的竹粉分裂出若干纤维束,与PHBV界面形成了较强的机械互锁。     

针状木纤维/HDPE复合材料的力学性能

采用一步法连续挤出技术将杨木针状纤维与高密度聚乙烯(HDPE)进行熔融复合制备木塑复合材料(NF-WPC).用正交试验法分析纤维尺寸、纤维添加量、偶联剂含量和润滑剂含量4个因子对NF-WPC力学性能影响的显著性;用扫描电子显微镜观察分析NF-WPC中木纤维与HDPE的界面结合状况;提出优化的工艺配方并与相同木材含量的木粉/HDPE复合材料进行对比研究.结果表明:针状木纤维的含量对NF_WPC冲击强度影响显著,对弯曲性能和拉伸性能的影响高度显著;偶联剂马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE)的添加量对NF_WPC的拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度影响显著;在本文的试验范围内,木纤维尺寸和润滑剂石蜡的含量对NF-WPC力学性能的影响不显著.确定的优化工艺配方为:木纤维长度为3～4mm、长径比为8～11,木纤维含量60%,MAPE含量4%,石蜡含量0.3%;采用优化工艺制备的NF_WPC的弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、拉伸模量和冲击强度分别为58.7 MPa、3.0 GPa、39.6 MPa、4.0 GPa和12.7 kJ·m-2.除冲击韧性略低外,用优化工艺配方制备的NF_WPC其他力学性能均高于用同比例木粉制备的木塑复合材料.     

环氧树脂复合富马海松酸改性水性聚氨酯的合成及性能研究

以环氧树脂(E-51)和富马海松酸聚酯多元醇为原料,制备了环氧树脂复合富马海松酸改性水性聚氨酯,并探讨了环氧树脂E-51添加量对复合乳液和漆膜性能的影响。结果显示当E-51添加量为3%时,漆膜的吸水率为10.2%,拉伸强度为35.6 MPa,断裂伸长率为410.2%,摆杆硬度为0.89。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、差示扫描量热仪(DSC)及同步热分析仪(TGA)对样品的形态及结构进行了表征。结果表明:环氧树脂中的羟基和环氧基参与了反应,部分发生交联形成网络结构;随着环氧树脂添加量的增大,制备的复合乳液粒径增大,粒径分布变宽;同时改性后的复合漆膜的耐水性、热力学稳定性、力学性能及耐化学溶剂性增强。     

不同材料增强苄基化木粉复合材料的制备

研究了球磨胡桑木粉苄基化改性后的增重率与材料热塑性以及力学性能的关系。随着增重率的增加,即胡桑木粉苄基化反应程度的提高,产物的热塑性变好,但材料的拉伸强度和弯曲强度增加到一定程度后,反而随着增重率的增加而下降。以胡桑木粉苄基化产物为基体,分别以球磨胡桑木粉、蒙脱土为增强材料进行共混制备复合材料,探讨增强材料与木粉苄基化产物基体的质量比对复合材料力学性能的影响。试验结果表明,复合材料的力学性能优于胡桑木粉苄基化产物,其拉伸强度和弯曲强度随增强材料质量分数的增加而先增加后降低。     

基于码头钢管柱用复合竹木质素基环氧/增强纤维防腐涂层研究

环氧树脂作为海港码头钢管柱常用防腐涂层材料,可防止钢管柱遭受外界环境的腐蚀,保证钢管柱的耐久性。本研究以不同配比的2-乙基-4-甲基咪唑(EMI-2,4)/2-甲基咪唑(2-MI)固化体系与竹木质素基环氧树脂通过溶剂交换与熔融共混的方法制备复合竹木质素基环氧胶,与碳纤维复合进行表面覆盖固化,进而在钢管柱桩外表面形成防腐涂层,使钢管外表面与外部腐蚀环境隔离开,以达到钢管外表面免遭环境介质引起的腐蚀破坏。对防腐涂层进行拉伸、冲击、弯曲等力学性能测试,选出最佳的固化体系配比组分。研究结果表明,随着固化剂添加量的增加,防腐涂层的力学性能呈现先上升后下降的变化趋势,当EMI-2,4/2-MI添加量为6%时,冲击强度和拉伸强度均达到最大值,分别为293.42 MPa和1176 MPa,弯曲性能较1%添加量时提高了14.90%。钢管防腐处理可延长钢管柱在海水浸泡下的使用寿命,降低成本、减少资源损耗,对实现碳达峰、碳中和目标起到积极促进作用。     

纤维素在四己基醋酸铵/助溶剂混合体系中的溶解及再生

纤维素在自然界中储量丰富,是一种很好的生物质资源,但纤维素中含大量氢键,很难溶于常见有机溶剂,开发有效的纤维素溶解体系是纤维素应用的重点和难点。相对传统纤维素溶剂而言,离子液体具有对纤维素溶解性好,低毒性、难挥发等优点,成为近几年的研究热点。本研究通过离子交换法合成了四己基醋酸铵(THAA)离子液体,并分别以二甲基亚砜(DMSO)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为助溶剂对不同纤维素原料微晶纤维素、滤纸等进行溶解。探讨助溶剂类型、THAA含量、溶解温度和纤维素聚合度对THAA/助溶剂混合体系溶解纤维素的影响。结果表明,DMSO对纤维素溶解有促进作用,DMAc和DMF效果不大。当THAA/DMSO混合体系中THAA质量分数为30%时溶解纤维素性能最佳,25℃下能溶解7.51%的微晶纤维素。此外,纤维素在此溶剂体系中的溶解速度随溶解温度的升高及纤维素聚合度的降低而提高。纤维素经THAA/DMSO混合体系溶解再生后纤维素晶型由Ⅰ型变成Ⅱ型。     

聚乙二醇对表面改性CNF/PLA复合材料性能的影响

目前,溶液浇铸法制备纳米纤维素/聚乳酸复合材料,常将纳米纤维素直接加入聚乳酸,导致制备的复合材料各项机械性能普遍降低。为了改善其机械性能,笔者采用聚乙二醇2000作为塑化剂处理纳米纤维素,制备聚乳酸/纳米纤维素/聚乙二醇三相复合材料。通过对复合材料的微观形貌观测,力学性能分析和热稳定性分析来确定聚乙二醇的影响机制。试验结果表明,添加2%～4%聚乙二醇2000的三相复合材料的拉伸强度、撕裂强度与断裂伸长率得到了提高,材料的热稳定性相对纯聚乳酸发生了下降。而随着聚乙二醇含量逐渐增加至8%,材料的拉伸强度、撕裂强度与断裂伸长率都出现了降低,而其热稳定性回升,复合材料的玻璃化转化温度(TG)大约提升了5～6℃。同时,研究发现保持一定的聚乙二醇/纳米纤维素添加比例可获得分散均匀、性能优良的复合材料,团聚现象明显减少。综上,经过一定量的聚乙二醇2000表面改性可促进纳米纤维素在聚乳酸中的均匀分散,从而增强复合材料的综合机械性能。     

二次正交旋转试验对麦秸塑料复合材料冲击强度影响

选用农作物秸秆-麦秸粉和热塑性塑料-高密度聚乙烯（HDPE）为原料，添加马来酸酐接枝聚乙烯（MAPE）为改性剂，利用单双螺杆挤出机组，采用熔融挤出方式制备麦秸塑料复合材料。在其它条件固定的情况下，研究双螺杆挤出机温度、转速和麦秸粉含量等因素对麦秸塑料复合材料冲击强度的影响，设计二次正交旋转回归组合试验方案对双螺杆挤出工艺进行优化。麦秸塑料复合材料的冲击强度与双螺杆挤出机的温度和转速以及原料中麦秸粉添加比例存在一定的相关性，通过试验建立了麦秸塑料复合材料冲击强度（y）对双螺杆挤出机温度（x1）、转速（x2）、麦秸粉比例（x3）三个试验因素之间的正交回归模型方程：y=17．98106—0．82505x1^2-0．94349x2^2-1．00182x3^2；；从模型推知，当温度为160℃、双螺杆转速为30rpm和麦秸粉用量为60％时，冲击强度达到最大值17．98kJ／m2，实验验证结果与模型值相符。研究结果对提高麦秸塑料复合材料冲击强度和优化工艺参数具有重要的指导意义和应用价值。     

不同制备工艺对木纤维/聚乳酸复合材料性能影响

采用双螺旋挤出成型、模压成型和注塑成型3种不同成型工艺制备木纤维/聚乳酸复合材料,通过对比不同制备方法对复合材料密度、静曲强度、弯曲模量、拉伸强度和冲击韧性的影响可知:使用挤出成型方法制备的木纤维/聚乳酸复合材料的密度最大,各项物理力学性能也显著高于使用注塑法和模压成型制备的复合材料试件。     

MAPE相容剂对麦秸／聚乙烯复合材料力学性能影响的研究

采用一步法连续挤出技术将麦秸粉和高密度聚乙烯复合制备木塑复合材料,并用马来酸酐接枝聚乙烯共聚物（MAPE）作为相客剂,研究其加入量对力学性能的影响。M-APE的加入对复合材料的拉伸、弯曲和冲击强度均有较大改善,且MAPE的加入量为9～12份时复合材料的力学性能达到最大值,扫描电镜所得的界面微观特征图也证明了这一点。     

纳米纤维素基紫外屏蔽膜材料的研究进展

纳米纤维素是一种高透明度、高机械强度的材料，使用不同的方法如真空过滤法、溶液浇铸法等可将其制备成膜材料。通过对纳米纤维素进行改性或添加紫外屏蔽剂可以提高膜材料的紫外屏蔽性能，实现其在光敏材料覆膜、食品包装、紫外防护等领域的应用价值。首先介绍了紫外屏蔽剂作用机制，重点综述了改性纳米纤维素、纳米纤维素/无机氧化物、纳米纤维素/木质素及其他复合紫外屏蔽膜材料的研究进展，最后总结并展望了纳米纤维素基紫外屏蔽膜材料制备及应用所面临的机遇和挑战。     

纤维素基自愈合凝胶研究现状

纤维素是自然界丰富的天然有机高分子,具有价廉易得、环境友好、力学性能良好等优点,开发和利用空间非常广阔。传统水凝胶存在力学强度差、结构功能单一等问题,而引入纤维素及其衍生物是改善其性能的一种重要手段。因此通过物理或者化学方法对纤维素进行改性,制备具有自愈合性能的凝胶,受到科技工作者的广泛关注和研究。笔者以物理型和化学型自愈合凝胶为主线,综述了近年来采用纤维素制备自愈合材料的研究进展,为纤维素基自愈合凝胶的制备和应用提供参考。以纤维素基凝胶的自愈合机理进行分类,重点介绍了利用氢键、疏水相互作用、主-客体相互作用、金属配位作用和静电作用等物理作用,以及硼酸酯键、双硫键、酰腙键、烯胺键和Diels-Alder反应等化学作用构建的凝胶。分析了自愈合凝胶的设计思路,探讨了凝胶自愈合性能的影响因素,同时总结了基于纤维素制备的自愈合凝胶的结构特性及其在柔性电子、生物医疗、组织工程等方面的应用。最后,探讨了纤维素基自愈合凝胶所面临的问题,并展望了其研究前景。     

聚丙烯酸酯改性纤维素基脲醛树脂模塑料性能研究

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸正丁酯(BA)和α-甲基丙烯酸(α-MAA)为单体,通过种子乳液聚合制备了聚丙烯酸酯乳液共聚物(PMBM),研究了PMBM玻璃化温度(Tg)分别为80、60和40℃的S1、S2和S3及添加量对纤维素基脲醛树脂模塑料的收缩率、力学性能及热稳定性能等影响,并采用动态力学机械分析(DMA)和电镜扫描(SEM)研究了改性前后脲醛树脂模塑料动态力学性能和冲击断面的微观结构。结果表明,玻璃化温度为40℃的PMBM(S3)对脲醛树脂模塑料的增韧效果最好;当S3添加量为20%时,脲醛树脂模塑料韧性最好,其模塑料收缩率为0.23%,冲击强度为2.47 k J/m2,弯曲强度为75.16 MPa,其中冲击强度和弯曲强度分别比未改性的脲醛树脂模塑料提高了44.4%和39.0%;添加PMBM会降低脲醛树脂模塑料体系的热失重速率,模塑料耐低温性能得到提高。由DMA测试结果可知,S3对模塑料的增韧效果显著,且与脲醛树脂的相容性较好;此外,由SEM分析可知添加20%S3增韧的模塑料断面粗糙,断口光滑,趋于韧性断裂。     

三种塑料与木纤维复合性能的研究

选用线性低密度聚乙烯(LLDPE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)为原料,以2种比率与木纤维复合,用热压法制备了3种木塑复合材料,分析了塑料种类对复合材料的物理力学性能的影响.结果表明,LLDPE与木纤维的复合性能最好,其复合材料的抗冲击性好,但弯曲强度和弹性模量最低;PS与木纤维的复合性最差,其复合材料抗冲击性很差,但弯曲强度和弯曲弹性模量高;木纤维与PP复合材料的综合性能最佳.由此提出用LLDPE与PS共混改性制造木/塑复合材料的设想.     

纳米纤维素晶须增强生物聚酯P(3,4)HB复合材料

由于纳米纤维素晶须(CNW)表面含有丰富的羟基,亲水性强,制约了其在疏水性聚合物体系中的应用。本研究以硅烷偶联剂KH-550对纳米纤维素晶须进行改性,降低其表面的亲水性,再以改性后的纳米纤维素晶须(STCNW)为增强相、可生物降解聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[P(3,4)HB]为基体,采用溶液浇铸法制备P(3,4)HB/STCNW纳米复合材料。通过傅里叶变换红外光谱、X-射线衍射仪、接触角测试、扫描电镜、偏光显微镜、拉伸测试和热重分析仪等对其微观结构、表面形貌、结晶行为、力学性能和热稳定性等进行表征与分析。结果表明:改性后的纳米纤维素晶须具有良好的疏水性,可均匀分散在P(3,4)HB基体中形成纳米复合结构,能促进P(3,4)HB结晶的形成,提高基体的拉伸强度和弹性模量等力学性能,但热稳定性稍差。     

改性木质素增强木塑复合材料及其性能

以碱木质素为研究对象,通过对其进行羟甲基化改性,再将改性后的碱木质素、桉木粉、高密度聚乙烯以及助剂,通过熔融混炼、挤出造粒、热压成型的方法制备木塑复合材料(WPC)。利用红外光谱研究了木质素改性前后化学基团的变化,并对改性木质素制备的木塑复合材料力学性能、吸水性能、动态热机械性能进行测定分析。结果表明:羟甲基化改性能够使羟甲基接入到苯环酚羟基的邻位或对位上,改性木质素制备的木塑复合材料试件的静曲强度、拉伸强度、冲击强度都得到了明显的提高,最高静曲强度提高了37.68%,拉伸强度提高了51.50%,冲击强度提高了40.04%。热分析表明含木质素的木塑复合材料体系各组分之间具有较好的相容性,能够形成均一的体系。通过断面微观形貌的观察可知,改性木质素制备的木塑复合材料断面更为密实均匀。腐朽试验证明,改性木质素制备的木塑复合材料体现出了更好的耐腐性。综合考虑多项指标,在反应温度为90℃、木质素与甲醛质量比为3∶1和6∶1的改性条件下,改性木质素制备的木塑复合材料性能较佳。