木粉/HDPE发泡复合材料的性能研究

与传统木塑复合材料相比,发泡木塑复合材料具有密度小、成本低、强重比高、冲击韧性好等优势,因而具有更广阔的应用空间.该研究采用挤出成型的加工方式制备木粉/HDPE发泡复合材料,并对其密度、泡孔形态、流变行为、力学性能等方面进行了研究.扫描电镜结果表明发泡木塑复合材料具有芯层泡孔尺寸大,表层泡孔尺寸小、结构致密等典型结皮发泡特征.随木粉含量的增加,复合材料的拉伸强度增大,但冲击强度有所降低;随发泡剂含量的增加,复合材料密度降低,冲击强度得到改善.     

偶联剂对竹粉/LDPE复合材料动态流变性能的影响

【目的】分析3种偶联剂对竹粉/LDPE(聚乙烯塑料)复合材料相容性及分散性的影响,为偶联剂在竹塑复合材料加工中的应用提供参考。【方法】利用国家标准方法,分别测定加入MAPP、MAPE、YB-510 3种偶联剂后竹粉/LDPE复合材料的力学性能,通过HAAKE MARSⅢ旋转流变仪,分别测定3种复合材料的储存模量G′、损耗模量G″随应变、温度、频率的变化。【结果】竹粉/LDPE复合材料的储存模量G′、损耗模量G″均随着应变的增大而减小,储存模量G′还随温度的增大而减小,随频率的增大而增大;相同应变时,加入MAPE的复合体系的储存模量G′、损耗模量G″均最大,加入YB-510的体系次之,加入MAPP的体系最小;相同温度时,加入MAPP的复合体系的储存模量G′最小,总体上,加入YB-510体系的储存模量G′小于加入MAPE体系,但在165℃左右时相等;相同频率时,加入MAPE的复合体系的储存模量G′最大,加入MAPP的体系次之,加入YB-510的体系最小。【结论】3种偶联剂MAPP、MAPE、YB-510均能改善竹粉与低密度聚乙烯的相容性,但以MAPP的改善效果最好;而在增强体系均匀程度和改善加工性能方面,以YB-510的效果最好。     

增韧剂对竹塑复合材料性能的影响

为研究聚烯烃弹性体(POE)、三元乙丙橡胶(EPDM)、苯乙烯系热塑性弹性体(SBS)3种增韧剂对竹粉/高密度聚乙烯复合材料的增韧机理,制备韧性较好的竹粉/高密度聚乙烯复合材料;分别加入不同质量分数的POE、EPDM、SBS制成竹粉/高密度聚乙烯复合材料试样,并对其进行力学性能和流变性能测试。力学性能测试结果表明:随着3种增韧剂质量分数的增加,复合材料的冲击强度均明显增大,拉伸强度和弯曲强度均减小。当POE、EPDM质量分数为30%,SBS质量分数为40%时,复合材料的冲击强度最好;流变性能测试结果表明,低频区复合材料的储能模量和损耗模量总体随着增韧剂质量分数的增加而增大,说明随着增韧剂质量分数的增加,复合材料的黏弹性增强。     

沙柳/聚丙烯复合材料的制备及力学性能研究

本研究以沙柳木粉、聚丙烯为原料,加入硅烷偶联剂,采用热压法制备沙柳?聚丙烯复合材料,对其力学性能进行相关研究。在不加偶联剂条件下,当木粉加入量为20%~50%,木粉目数为20目至80目时,随木粉加入量的增加复合材料的静曲强度呈先上升后下降趋势、弹性模量呈上升趋势,拉伸强度随之下降;随木粉粒径的减小,上述力学性能呈现先上升后下降的趋势。硅烷偶联剂KH550和玻璃纤维的加入,使复合材料的整体力学性能明显提高,当木粉加入量为40%,木粉目数为60目,偶联剂加入量为5%,玻璃纤维加入量为15%时,复合材料整体力学性能较好,此时,静曲强度为55.93MPa,弹性模量为3 400MPa,拉伸强度为24.83MPa。     

P(MAA-co-BA)对PVC-木粉复合材料性能的影响

为改善亲油性的PVC基体与亲水性木粉之间的相容性,用甲基丙烯酸与丙烯酸丁酯共聚物(P(MAA-co-BA))作为PVC-木粉复合材料的相容剂,研究相容剂的用量及木粉的碱预处理对PVC-木粉复合体系性能的影响,并通过FTIR、接触角、DSC、SEM等手段来表征。FTIR表明:改性后木粉与P(MAA-co-BA)发生了化学键合。接触角分析表明:改性后木粉与PVC界面张力下降;P(MAA-co-BA)有利于木粉与PVC界面的改善和相容性的提高,适量的P(MAA-co-BA)可以提高复合材料的力学性能,过量反而降低力学性能;当P(MAA-co-BA)用量为木粉用量的10%时,复合材料的拉伸强度提高了70.9%,冲击强度提高了64.7%;木粉经碱预处理后再用相容剂处理能进一步提高PVC-木粉复合材料的力学性能。DSC表明:改性后木粉与PVC相容性提高。SEM表明:木粉改性后,既改善了在PVC基体中的分散性,又提高了两者的相容性。     

硅烷对竹塑发泡材料流变及力学性能的影响

采用注塑法制备竹粉/PP发泡复合材料,并对不同添加量硅烷偶联剂KH570复合材料的流变及力学性能进行了研究。频率扫描结果显示,所有复合材料均表现出剪切变稀行为;经过KH570改性的复合材料,其储能模量、损耗模量及复数黏度与未改性时的相比,总体呈现下降趋势,流变性能改善。剪切速率扫描结果表明,所有复合材料均表现出典型的非牛顿假塑性流体行为;随着KH570用量的增加,非牛顿指数增大,体系表观黏度对剪切速率的依赖性减小;同时材料的力学性能先提高后降低,添加2%KH570时,复合材料的力学性能最佳,与未改性的复合材料相比,比弯曲、比拉伸和比冲击强度提高了6.1%-23.8%。     

高填充PVC基木塑复合材料的燃烧性能

利用锥形量热仪(CONE)研究了木粉对PVC/木粉复合材料体系(PW)燃烧性能的影响。通过与PVC、加入硼酸锌的PVC和木材对比,结果显示木粉的加入可显著提高PW的成炭率,同时体系质量损失速率、热释放速率、有效燃烧热出现峰值的时间均有所延后,峰值相比PVC体系有所降低,表明PVC和木粉之间存在相互作用,木粉加入对PVC有一定的阻燃作用。通过比消光面积、烟释放速率、总烟释放量以及一氧化碳产率分析了木粉加入对材料烟释放以及CO释放的影响,结果表明木粉的加入也可使复合材料体系烟及CO释放量降低,峰值出现的时间延后,表明木粉的加入对PVC也有一定的抑烟作用。     

茶粉粒径对茶塑复合体系流变性能的影响

为探明茶粉粒径大小对茶粉/高密度聚乙烯树脂(HDPE)复合体系性能的影响,对复合体系的力学性能进行了表征;通过应变、温度和频率扫描3种方法,测试了复合体系的储存模量(G')和损耗模量(G″)随应变、温度和频率的变化.结果表明,G'和G″均随应变的增大先不变后大幅度下降,G'随温度的增大而降低,G'随频率的增大而增大.应变相同时,复合体系的G'和G″均随茶粉目数的增大而降低;温度和频率相同时,G'均随茶粉目数的增大而降低.结论:茶粉目数为100目时,复合体系的力学性能和耐水性能较好,也更有利于茶粉粒子在基体中的均匀分散;茶粉目数对复合体系线性黏弹区域的范围几乎没有影响.     

锌硼磷酸铵盐对木粉与聚氯乙烯复合材料燃烧性能的影响

采用硼酸熔融法合成了一种锌硼磷酸铵盐化合物(ZBP),利用X射线衍射、扫描电镜、X射线光电子能谱、红外光谱分析、热失重等对合成产物的结构、形貌、组成及热稳定性进行表征。将ZBP作为阻燃剂加入到木粉/聚氯乙烯复合材料(WF/PVC)中,通过热压工艺制得阻燃木粉/聚氯乙烯复合材料(ZBP-WF/PVC),利用热失重(TG)和锥形量热仪(CONE)对阻燃ZBP-WF/PVC复合材料的热解成炭和燃烧性能进行分析,通过万能力学试验机和组合冲击试验机对其进行力学性能测试。结果表明:阻燃剂的加入提高了复合材料的热稳定性,增加了残炭量;阻燃剂的加入对复合材料的热释放影响较小,但显著降低了材料的烟释放速率,具有一定的阻燃抑烟效果;添加量为10%的阻燃剂对复合材料的力学性能影响较小。     

PVC/竹粉复合材料压制成型工艺初探

用压制成型法制备竹粉填充聚氯乙烯(PVC)复合材料。通过正交设计探讨竹粉的粒径和用量、热压温度和时间对复合材料力学性能的影响。结果表明,竹粉的粒径是影响复合材料力学性能的主要因素。随着粒径的增大,材料的拉伸强度、断裂伸长率和缺口冲击强度先增后降,0.250 mm的竹粉填充效果较好。在100 phr PVC材料中加入0.250 mm的竹粉20 phr,在170℃下热压3 m in,可得到力学性能较好的PVC/竹粉复合材料。     

尼龙及增容剂对聚氯乙烯木塑复合材料性能的影响

PVC木塑复合材料中添加低熔点尼龙,并引入3种增容剂:马来酸酐接枝EVA(EVA-g-MAH)、马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)和马来酸酐接枝POE(POE-g-MAH),以提高材料的性能。力学性能测试显示:尼龙及增容剂的添加提高了PVC木塑复合材料的力学性能。其中,EVA-g-MAH的使用效果最为明显,复合材料的冲击强度提高了39.02%,弯曲强度提高了16.37%。动态力学性能测试表明:添加低熔点尼龙及增容剂,不同程度地降低了复合材料的储能模量。转矩流变性能测试表明:低熔点尼龙降低了复合材料的平衡转矩。而EVA-gMAH及POE-g-MAH提高了尼龙-PVC复合材料的平衡转矩,对材料的加工性有不利的影响。扫描电镜分析表明:加入增容剂后,复合材料界面不同程度发生钝化,复合材料相容性提高。吸水率测试结果表明:低熔点尼龙的加入提高了PVC复合材料的吸水率,而增容剂对降低材料吸水率有明显作用。     

不同浓度苹果多酚对壳聚糖复合膜液理化性质的影响

【目的】以5%（w/v）的壳聚糖（chitosan）溶液和苹果多酚（apple polyphenols,AP）为原料制备一种复合膜液,研究不同多酚添加量对复合膜液抗氧化活性、流变特性及稳定性的影响,以期制备性能良好的可食液体涂膜,为食品保鲜提供理论依据及技术参考。【方法】以浓度为5%的壳聚糖溶液为基质,通过添加苹果多酚,分别制备多酚含量为0.5%、1.0%、1.5%的复合膜液。同时以不添加多酚的膜液作对照。采用磁力搅拌将多酚均匀分散于膜液体系后,对膜液DPPH自由基清除能力、脂质氧化抑制能力、总还原力及OH自由基清除能力进行测定。采用AR-G2流变仪研究不同苹果多酚添加量对复合膜液剪切流变特性的影响。同时采用红外光谱（fourier transform infrared spectrum, FTIR）和X射线衍射（X-ray diffraction）对复合膜液体系中的分子间作用力和晶体结构进行表征。此外,采用Q600SDT热分析系统在50℃-400℃范围内对复合膜液样品进行热稳定性分析。【结果】苹果多酚可显著提高复合膜液的抗氧化活性（P＜0.01）,且随苹果多酚添加量增加,复合膜液抗氧化活性也随之增加。当苹果多酚添加量为0.5%时,复合膜液的DPPH自由基清除率、脂质氧化抑制率和OH自由基清除率分别为41.33%、56.32%、35.44%;当苹果多酚添加量增至1.5%时,DPPH自由基清除率、脂质氧化抑制率和OH自由基清除率增加至94.3%、95.9%、98.4%。与同等浓度的BHT（2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚）相比,复合膜液具有更高的抗氧化活性（P＜0.01）。此外,随着苹果多酚浓度的增加,复合膜液的总还原力也显著提高。流变学分析结果表明,复合膜液为非牛顿剪切变稀型,随剪切速率增加,复合膜液表观黏度逐渐降低,最终趋于平稳（5 Pa·s）。此外,随苹果多酚添加量增加,复合膜液的非牛顿假塑性流体特征逐渐明显。当苹果多酚添加量为1.5%时,复合膜液动态流变特性由黏性模量主导转变为弹性模量主导。红外光谱和X-RAD分析结果表明,苹果多酚中-OH和壳聚糖分子中的-OH以及-NH₂形成明显的分子间弱作用力,使复合膜液在3 400 cm^-1处的红外吸收峰出现红移,1 545 cm^-1、1 245 cm^-1处的红外吸收峰有轻微减弱,且这种分子间弱作用力降低了壳聚糖的结晶度。热分析结果表明,苹果多酚添加量增加显著提高了复合膜液的热稳定性。对照组的3个阶段质量损失温度为50.8℃、110.7℃、269.9℃,当添加量1.5%苹果多酚时,复合膜液的质量损失温度增至56.6℃、128.7℃、272.9℃。【结论】苹果多酚-壳聚糖复合膜液具有良好的抗氧化能力,且膜液的黏度和热稳定性也较好,可作为一种优良的可食性液体涂膜应用于食品保鲜方面。     

玉米秸秆粉体/聚乙烯复合材料的制备及性能

研究利用玉米秸秆粉体作为增强材料与聚乙烯(PE)通过挤出成型制备玉米秸秆粉体/PE复合材料的可行性,并考查了玉米秸秆粉体添加量及其尺寸对复合材料力学性能的影响。结果表明:随玉米秸秆粉体添加量的增加,玉米秸秆粉体/PE复合材料的拉伸强度、拉伸模量呈先升后降趋势,弯曲模量逐渐增大,冲击强度则逐渐减小;当玉米秸秆粉体添加量为50%时,复合材料的综合力学性能最佳。此外,玉米秸秆粉体/PE复合材料的力学性能随玉米秸秆粉体长径比的增大而增强;在考查范围内,添加40目h(粒径)≤60目玉米秸秆粉体复合材料的力学性能最好。电镜结果显示添加20目h≤40目玉米秸秆粉体/PE复合材料粉体在基体中分布不均,断面形貌最差,而添加40目h≤60目玉米秸秆粉体复合材料的断面形貌最佳。     

紫外线光固化竹粉/丙烯酸酯复合材料的性能

为提高木塑复合材料制备效率、节约能源,丰富和完善木塑复合材料的制备技术,通过紫外线光(UV)固化技术制备竹粉/丙烯酸酯复合材料,并研究了竹粉含量对竹粉/丙烯酸酯复合材料动态力学性能、弯曲性能、吸水率的影响。结果表明,竹粉与丙烯酸酯能较好地生成交联网络结构,改善竹粉/丙烯酸酯复合材料的物理性能,其弯曲性能随着竹粉含量增加而增强,并在竹粉含量20%时达到最大值,之后逐渐变弱。竹粉/丙烯酸酯复合材料的储能模量随竹粉含量增加而增加,但竹粉含量超过20%时其储能模量开始下降;竹粉的加入导致竹粉/丙烯酸酯复合材料的玻璃化转变温度(Tg)从84℃提高到105℃。竹粉/丙烯酸酯复合材料具有良好的耐水性,经沸水浸泡后,其吸水率变化不大。当竹粉含量为20%时,竹粉/丙烯酸酯复合材料具有较佳的物理性能:弯曲强度39.4 MPa,弯曲模量2 800 MPa,吸水率5.95%。     

APP-PER-MEL阻燃剂对竹粉/PP复合材料性能的影响

采用硅烷包覆型聚磷酸铵(APP)作为阻燃剂,对竹粉/聚丙烯（PP）复合材料进行阻燃改性,研究APP的用量对复合材料阻燃性能和力学性能的影响;基于APP的最佳用量,以APP、季戊四醇（PER）和三聚氰胺（MEL）作为膨胀型阻燃剂（IFR）,研究APP、PER和MEL的互配比例对复合材料阻燃和力学性能的影响。结果表明,随着APP用量的增加,复合材料的阻燃性能不断增强,但弯曲和拉伸强度下降。当APP用量为复合材料总质量的15%时,其综合性能较佳,与未阻燃复合材料相比,极限氧指数（LOI）由17.1%提高至21.5%,弯曲模量和缺口冲击强度（NIS）分别增强14.8%和32.2%,弯曲强度和拉伸强度分别降低9.3%和28.8%。当APP、PER和MEL的互配比例为3∶1∶1时,添加15% IFR的复合材料的力学性能总体增强,与未阻燃复合材料相比,弯曲强度、弯曲模量和NIS分别增强18.1%、20.0%和23.3%,仅拉伸强度降低10%。锥形量热仪和极限氧指数仪结果显示,IFR阻燃复合材料的热释放速率、热释放速率峰值和总热释放量分别降低56.7%、40.2%和30.5%;LOI提高至25.9%,复合材料的阻燃性能进一步改善,但是,总产烟量增大了16.7%,该IFR的添加对复合材料的持久抑烟效果不佳。     

马来酸酐接枝乙烯与辛烯共聚物对木粉/聚丙烯复合材料力学性能的影响

通过引入马来酸酐接枝乙烯与辛烯共聚物(MA-POE)提高了木粉/聚丙烯(WF/PP)复合材料的韧性,并通过动弹性模量分析探讨了MA-POE对WF/PP复合材料低温力学性能的影响。研究结果表明,加入MA-POE后复合材料冲击强度在-20℃和20℃条件下比未添加MA-POE的空白样分别提高了60%和68%;在常温下弯曲强度从41.70MPa升高到50.86MPa,提高了22%;MA-POE能够有效地降低WF/PP复合材料的弹性模量、储能模量和损耗模量,使三者都向低温偏移;采用MA-POE先与PP熔融共混后再与木粉混合的工艺可以进一步提高复合材的强度。动弹性模量分析证明添加MA-POE能够改善WF/PP复合材料的低温韧性。通过扫描电子显微镜也进一步印证了两相结合得到了改善。     

竹叶/HDPE复合材料的制备及性能

  目的  探讨竹叶和高密度聚乙烯（HDPE）制备竹叶基复合材料的可行性,以提高竹叶的附加值,实现竹叶废弃物的综合利用。  方法  以经乙醇提取后的毛竹Phyllostachys edulis叶为原料,HDPE为增强基体,添加适量助剂,采用热压成型与注塑成型2种工艺制备竹叶/HDPE复合材料。利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、热重分析仪（TGA）进行结构与性能的表征,探究不同成型工艺下不同竹叶质量分数对复合材料的性能影响。  结果  热分析结果表明:2种工艺制备的竹叶/HDPE复合材料热稳定性均随着竹叶质量分数的增加而提高。力学性能结果表明:随竹叶质量分数增加,注塑成型竹叶/HDPE复合材料拉伸强度逐渐降低,抗拉模量逐渐增大;弯曲强度先增大后减小,当竹叶质量分数为40%时,热压成型和注塑成型复合材料弯曲强度均达到最大,分别为28.72和30.20 MPa。随竹叶质量分数增加,2种工艺制备的复合材料弯曲模量逐渐增大,最大值分别为1 564.92和1 696.15 MPa;冲击强度逐渐减小。  结论  相比而言,热压成型竹叶/HDPE复合材料热力学性能更加稳定,是具有一定应用前景的、环境友好的新型材料。     

桦木单板/玻璃纤维复合材料声学振动性能的研究

目的面对我国乐器音板用材资源的严重不足,寻找新材料替代传统乐器木质音板用材是非常有必要的。方法本试验以玻璃纤维为增强材料,桦木单板为基体,按照单板层积材结构设计制备桦木单板/玻璃纤维复合材料。通过对玻璃纤维复合材料声学振动性能检测分析,探究玻璃纤维布的不同铺放位置和铺放层数对复合材料声学振动性能的影响。结果用1层玻璃纤维布铺放在表层单板下的复合材料A的比动弹性模量和E/G值分别为22.20GPa和16.55,比用1层玻璃纤维布铺放在芯层单板单侧的复合材料B分别高了8.7%、17.8%。用2层玻璃纤维布分别铺放在上下表层单板内的复合材料C的比动弹性模量和E/G值分别为25.04GPa和17.04,比用玻璃纤维布铺放在芯层单板两侧的复合材料D高了7.5%和18.0%。纤维铺放位置对声辐射品质常数和声阻抗的影响较小。玻璃纤维布的层数与复合材料的声学振动性能不成线性关系,铺放2层玻璃纤维布的复合材料具有较高的比动弹性模量和E/G值。玻璃纤维布铺放3层和4层的复合材料的比动弹性模量和E/G比铺放2层的都小。随着玻璃纤维布层数的增加,声辐射品质常数呈减小的趋势。通过综合评分法分析发现:玻璃纤维布铺放在表层单板下的复合材料综合评分值都高于铺放在靠近芯层单板的复合材料,铺放2层玻璃纤维布的复合材料的综合评分值达到最大。结论玻璃纤维布铺放在表层单板下的复合材料声学振动性能优于纤维布铺放在靠近芯层单板的复合材料。铺放2层玻璃纤维布的复合材料C的声学振动性能达到最好。尽管复合材料C的E/G值约为西加云杉的80%,但比动弹性模量和西加云杉的相接近,说明桦木单板/玻璃纤维复合材料具有替代传统木质音板用材的可能性。