木纤维含量对注塑成型木纤维/聚乳酸复合材料性能的影响

利用注塑成型的工艺方式制备木纤维/聚乳酸(PLA)复合材料,研究了较高木纤维含量对木纤维/PLA复合材料力学性能的影响。研究发现,木纤维的加入对复合材料体系的力学性能有显著的影响。加入木纤维后,复合材料的弯曲强度和拉伸强度都有微小的降低,弹性模量和拉伸模量有显著提高;但随着加入木纤维含量的提高,复合材料体系弯曲强度和拉伸强度会有所回升。     

光老化时间对旱柳枝桠材纤维/聚乳酸复合材料性能的影响

采用自然光对比不同纤维含量木纤维/聚乳酸复合材料进行光照老化试验,对比经过不同时间光照后材料的弯曲性能以及拉伸性能的变化,分析光照时间对材料力学性能的影响。结果显示,加入木纤维后,复合材料的弯曲强度和拉伸强度均出现了先下降后上升的趋势,说明加入一定量的木纤维会对复合材料体系起到一定的增强作用;在受到一定时间的自然光照射后,纯聚乳酸材料和木纤维/聚乳酸材料的弯曲性能和拉伸性能均有显著降低,含有木纤维的复合材料强度降低较少。     

木纤维尺寸对聚乳酸木纤维复合材料性能的影响

采用3种长径比的杨木纤维作为原料,与聚乳酸复合制成木纤维/聚乳酸复合材料。通过对比3种复合材料的静曲强度、弹性模量、拉伸强度和冲击强度发现,含有中等尺寸木纤维复合材料的综合物理力学性能较高,而含有较小尺寸木纤维复合材料的拉伸强度较高,含有较大尺寸木纤维的样品综合性能较差。研究结果表明,纤维的分散性、体系的均匀性以及界面结合度对复合材料的各项物理力学性能影响最大,而木纤维的尺寸很大程度上决定了其分散性和界面结合面积,因此,添加适当尺寸的木材纤维能够对木纤维/聚乳酸复合材料的力学性能产生相应的增强效果。     

高木材纤维含量聚丙烯基复合材料的制备及其性能

采用模压和热压两种成型方法制备高木材纤维含量的聚丙烯(PP)基木塑复合材料,研究不同工艺方法和木材纤维质量分数(50%~90%)对木塑复合材料吸水性、接触角、表面自由能以及力学性能的影响,并通过扫描电子显微镜对复合材料的层间断面形貌进行观察。结果表明,木材纤维质量分数的提高使复合材料表面润湿性增强,力学性能有所下降,储能模量降低,玻璃化转变温度提高。当木材纤维质量分数达到80%时,复合材料仍可保持较好的弹性模量和冲击韧性;24 h吸水厚度膨胀率小于15%,可在潮湿环境下使用;表面自由能极性分量与中密度纤维板相当。扫描电镜结果表明,木材纤维质量分数增加可使复合材料的界面结合减弱。采用模压工艺制备的复合板材密度较大,抗弯性能较好;热压工艺所制复合板材的润湿性和冲击强度均优于模压工艺,在贴面装饰方面具有潜在优势。     

微米木纤维模压制品形成的试验装备与工艺

研究微米木纤维模压制品形成的专用模压设备,阐述试验方法,介绍初步的模压工艺.根据其方法可制备密度达1.30 g·cm-3、握钉力达2 450 N、孔深50 mm以上的压制木零件,超过现有纤维或刨花制品的性能.本文提出的微米木纤维模压制品工艺方法,可以制备具有超高密度和超高强度的异型曲面零件,一次成型,提高原料利用率,并简化异型曲面零件加工工序.将细胞裂解理论、微米切削技术转化到工程应用,有效利用了废劣材、次小薪材,通过细胞重组和模压成型,提高了木材出材率.文中给出试验的初步工艺参数是经过多次试验获得的宝贵经验,对有志于该方向的产品开发将起到重要的借鉴和推动作用.     

纳米CaCO3对木纤维增强生物可降解复合材料力学性能的影响

为探索纳米CaCO₃对增强生物可降解复合材料力学性能的影响,采用混炼、注射成型工艺制备纳米CaCO₃改性木纤维/聚乳酸复合材料,研究了纳米粒子添加量（1wt%,2wt%,3wt%,4wt%）及粒子预处理（偶联剂,硬脂酸,偶联剂-硬脂酸）对材料拉伸性能与冲击性能的影响。随着CaCO₃添加量增加,复合材料力学强度先增大后减小,质量分数2%时材料拉伸强度和冲击强度分别提高8%与20%,粒子的增韧效果明显。预处理不仅能增强木纤维与聚乳酸的结合,也提高了纳米粒子分散性,增强材料整体力学性能。纳米粒子在聚合物基体中的分散性及其与聚合物界面结合是影响材料性能的关键。     

微米木纤维颈椎夹板的制备及其弹性模量模型

为制备出在强度上满足医用条件的颈椎夹板,以微米级的木纤维为材料,通过对密度0.439 g/cm3、含水率12%~15%的毛白杨进行微观组织观察,发现木材内部呈现稳定的蜂窝状单向多孔结构,用其切削出平均厚度为52 mm的木纤维,具有良好的韧性和强度,经过模压可用于制造医用颈椎夹板。对木纤维不同铺装状态下的弹性模量进行计算,得出了在模压过程中纤维尺寸、密度、压缩量、施胶量、胶合程度等因素都会对夹板弹性模量产生一定的影响。     

共挤出成型木塑复合材料研究进展与应用

木塑复合材料(WPCs)是一类以热塑性聚合物为基体,以木质纤维为填充增强材料,通过熔融复合,采用挤出、注塑或模压等成型工艺而制备的复合材料,兼具木材的生态特性和热塑性聚合物的可重复加工性能,是一类生态和经济效益显著的环境友好材料,近几十年来获得飞速发展。然而,传统WPCs由于其耐UV老化性能差,受到长期力载荷和热负荷时易发生蠕变和热变形,由此导致的耐久性和安全性隐患制约了其市场发展,迫切需要加以解决并向高附加值和多功能化等方向拓展。共挤出成型木塑复合材料(Co-WPCs)是采用共挤出成型技术将不同组分的核/壳材料复合而成的多层木塑复合材料,可以较低的成本和较高的效率,赋予WPCs高附加值和多功能化。笔者主要介绍了Co-WPCs的研究现状,并结合核/壳结构的特征,概述了Co-WPCs的研究进展,包括力学性能、尺寸稳定性、耐候性能、阻燃性能等;重点阐述了2种新型Co-WPCs的发展状况,为共挤出木塑的创新和发展提供新思路;最后提出共挤出木塑复合材料发展所面临的挑战和问题,阐明了未来研究的重点。     

麦秸粉粒径对微发泡木塑复合材性能的影响

采用挤出成型方式制备麦秸/聚乙烯微孔发泡复合材料,研究麦秸粉不同粒径(40~60目、60~80目、80~120目)对复合材料密度、弯曲强度、拉伸强度、冲击强度的影响并通过扫描电镜观察泡孔结构。结果表明:随着麦秸粉粒径的减小,复合材料的弯曲强度和拉伸强度增加,冲击强度、密度呈先增加后降低趋势,泡孔结构由疏到密、由大到小。     

短纤维增强型聚丙烯基复合材料的性能研究

利用短纤维代替粉状材料作为增强材料制备纤维增强型聚丙烯基复合材料,研究不同的木纤维/聚丙烯配比、密度以及不同浓度的碱处理对木纤维/聚丙烯复合材料物理力学性能的影响。结果表明,目标密度仅为0.55g/cm3时,且当木纤维与聚丙烯的配比为30︰70时,木纤维/聚丙烯复合材料表现出最佳的物理力学性能,但仍达不到标准要求。因此,综合产品成本和物理力学性能,选取了50︰50的原料配比,研究密度对该产品物理力学性能的影响。进一步研究表明,随着密度的增加,复合材料的力学强度得到不断提高,当密度为0.70g/cm3时,板材的力学性能就可以满足国标要求但吸水厚度膨胀率不能满足国标要求。当密度为0.83 g/cm3时,板材的力学性能满足国标要求,吸水厚度膨胀率有减小的趋势。为了进一步提高该复合材料的物理力学性能,利用浓度分别为1%,3%和5%的氢氧化钠溶液对木材纤维和工业大麻杆纤维进行处理,结果表明,经过碱处理后复合材料的吸水厚度膨胀率减小了,静曲强度和弹性模量仍可满足标准要求。     

水降解对木纤维/聚乳酸复合材料性能的影响

聚乳酸是一种强度较高的聚酯类材料,其良好的降解性能在保证了其环保优势的同时,也对其物理力学性能产生一定影响。本研究将木纤维/聚乳酸复合材料置于水环境中进行水解处理,然后测试复合材料的力学性能。结果显示,将复合材料放置在水中一段时间后,复合材料的弯曲性能和拉伸性能都显著下降,木纤维含量越高,材料性能下降越明显。这说明水环境使聚乳酸分子链发生了水解反应,使材料性能下降;同时,木纤维的吸水膨胀和干燥收缩也使材料界面薄弱点增加,使材料性能有所下降。     

Mechanical properties of natural fiber composites produced using dynamic sheet former

ABSTRACT

Composites formed from wood fibers and man-made cellulosic fibers in PLA (polylactic acid) matrix, manufactured using sheet forming technique and hot pressing, are studied. The composites have very low density (due to high porosity) and rather good elastic modulus and tensile strength. As expected, these properties for the four types of wood fiber composites studied here improve with increasing weight fraction of fibers, even if porosity is also increasing. On the contrary, for man-made cellulosic fiber composites with circular fiber cross-section, the increasing fiber weight fraction (accompanied by increasing void content) has detrimental effect on stiffness and strength. The differences in behavior are discussed attributing them to fiber/ fiber interaction in wood fiber composites which does not happen in man-made fiber composites, and by rather weak fiber/matrix interface for man-made fibers leading to macro-crack formation in large porosity regions.     

林下耕作对滩地杨树木材物理力学性质的影响研究

本文对长江滩地这一特定立地条件下经过人为耕作与非耕作模式下的杨树木材物理力学性质及应力木分布情况与力学性质间的关系进行了比较研究。结果表明：林下耕作可提高杨树木材密度,与对照木相比,基本密度和气千密度差异性分别达显著与极显著水平;能够减少应拉木的产生,与对照木相比差异百分率达24．82％,进而使木材的差异干缩减小,木材尺寸稳定性提高;各项力学指标均优于对照杨树,且与应力木的量呈线性负相关,其中抗弯强度与抗弯弹性模量与其相关性显著。     

人工林场杨木材性质与生长培育关系的研究

本文以生长在 3种长江滩地类型 (江滩、洲滩、湖滩 )、3种栽植密度 ( 3m×4m ,4m× 5m ,5m× 6m)下的3个品系速生人工林杨树木材 [欧美杨无性系 72杨 (Populus×euramericacv.I -72 58) ,美洲黑杨无性系 63杨(P .deltiodescv.I-63 51 )和 69杨 (P .deltoidescv.I-69 55) ,以下简称 72杨 ,63杨 ,69杨 ]为对象 ,深入地分析了人工林杨树木材材性与生长培育之间的关系。结果表明 :( 1 )品系对滩地杨树木材材性有较大的影响。安徽新洲洲滩和湖北黄洲江滩上生长的 63杨 ,湖南沅江湖滩上生长的 72杨纤维长度最长 ,微纤丝角最小 ,导管比量最大 ,方差分析表明 :72、63、69杨微纤丝角和主要物理力学性质差异均达显著和极显著。 ( 2 )滩地类型对72、63、69杨木材材性都有或大或小的差异。方差分析表明 :63杨、69杨微纤丝角、基本密度、抗弯强度和干缩率差异显著 ,说明 63杨和 69杨受滩地类型影响较大。 ( 3)栽植密度对 72、63、69杨木材材性的影响因材性指标的不同而不同。对 72、63、69杨来讲 ,栽植密度越大 ,微纤丝角、导管比量增大 ,纤维长度、木纤维比量、木射线比量都减小 ,基本密度、抗弯弹性模量和抗弯强度也越小。方差分析表明 ,72杨和 69杨受栽植密度影响较大 ,63杨受栽植密度影响较小     

捏合温度和木纤维水分对木纤维-聚乳酸复合材料中聚乳酸的影响

采用捏合法制备木纤维-聚乳酸(WF-PLA)复合材料。通过凝胶色谱法(GPC)和差示扫描量热法(DSC)研究捏合温度和木纤维水分对WF-PLA生物质复合材料中聚乳酸分子质量及热性能的影响。结果表明:捏合温度对WF-PLA生物质复合材料中PLA性能影响显著。随着捏合温度由180℃升高到200℃,WF-PLA复合材料中PLA的重均分子质量(M珚w)明显下降,数均分子质量(M珚n)在200℃时也明显下降,在190℃时,PLA分子多分散系数最小。不同捏合温度的WF-PLA复合材料中,PLA熔融温度略有不同,熔融温度变化与PLA分子质量相关。木纤维水分对捏合法制备的WF-PLA复合材料中PLA的分子质量和热性能的影响不显著。     

聚丙烯纤维对木／塑纤维复合材料性能影响的初步研究

对木／塑纤维复合材料组分中添加聚丙烯纤维和对聚丙烯纤维进行预处理引起材料物理力学性能和模压性能的变化进行了研究。试验结果表明，添加聚丙烯纤维有助于改善材料的模压性能，但导致材料物理力学性能下降。对聚丙烯纤维进行预处理有助于提高复合材料物理力学性能。     

添加丙纶纤维及其改性处理对木塑复合材料性能的影响

就木塑纤维复合材料组分中添加丙纶纤维和对丙纶纤维进行改性预处理,改性剂的种类及改性剂的添加方式等引起材料物理力学性能和成网性能、模压性能的变化进行了研究。试验表明：添加丙纶纤维有助于改善材料的成网性能,使之成为具有良好模压性能的材料;对丙纶纤维进行改性的预处理可提高复合材料的物理力学性能;改性剂添加到木纤维中的工艺过程比对丙纶纤维进行预处理的工艺过程简单,并可以达到对丙纶纤维进行预处理的相同效果。     

竹木复合材料的研究

竹木复合材所用原料为毛竹、杨木夹板.其中,组坯方式按年份分为两年、三年和四年三种,毛竹经过碾压机碾压成竹帘后再与杨木夹板进行混合铺装.本实验主要研究不同年份、不同摆放方向和不同厚度的竹帘对竹木复合材的抗弯强度、抗弯弹性模量和平面抗拉强度的影响,结果表明,抗弯强度、抗弯弹性模量受年份和竹帘厚度的影响比平面抗拉强度所受的影响要小;9mm竹帘的竹木复合材料的平面抗拉强度受不同年份竹材的影响明显.     

Property gradients in oil palm trunk (<Emphasis Type="Italic">Elaeis guineensis</Emphasis>)

Since the structure of oil palm wood varies dramatically, the property gradients of oil palm wood within a trunk are of great interest. In this study, the physical (density, water uptake and swelling in the radial direction) and mechanical properties (bending modulus of elasticity and strength, compressive modulus of elasticity and strength in the direction parallel to the fiber, compressive strength in the direction perpendicular to the fiber and shear strength in the direction parallel to the fiber) of oil palm wood for a whole trunk were examined. The water uptake, compressive strength in the direction perpendicular to the fiber, shear strength in the direction parallel to the fiber, bending modulus of elasticity and strength and compressive modulus of elasticity and strength in the direction parallel to the fiber appeared to be independent of trunk height but tended to be related to the relative distance from surface or density by a single master curve. However, the swelling in the radial direction of the oil palm wood was not correlated with the relative distance from the surface, trunk height or density. Finally, property map of oil palm wood for a cross section at any height was prepared for practical use.