玉米秸秆纤维/聚乳酸复合材料的力学及降解性能研究

利用热压工艺制备得到了玉米秸秆纤维/聚乳酸复合材料,研究了玉米秸秆纤维的含量对复合材料力学及降解性能的影响。研究表明：随着玉米秸秆纤维含量的增加,复合材料的力学性能（拉伸强度、断裂伸长率）出现先增大后减小的变化趋势,在玉米秸秆纤维含量为10%时复合材料的断裂伸长率达到20.3%,复合材料的拉伸强度在玉米秸秆纤维含量13%时达到最大值24.38MPa;在降解120 d后,玉米秸秆纤维/聚乳酸复合材料的质量损失率变大,同时随着玉米秸秆纤维含量的增加,复合材料的质量损失逐渐变大,聚乳酸分子量的降低速度加快。     

木粉热处理对木塑复合材料性能的影响

为研究热处理木粉对木塑复合材料吸水性能和力学性能的影响,分别将180、200和220℃热处理0、1、2和3 h后的杉木木粉与高密度聚乙烯( HDPE)复合制备木塑复合材料( WPC),并对其吸水性能和力学性能进行测定,通过环境扫描电镜( ESEM)观察材料拉伸断面的形貌。结果表明,随着处理温度的升高和时间的延长,木粉的吸湿性减小, WPC的吸水性明显降低,而WPC的力学性能除冲击强度逐渐降低外,拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量总体呈先增大后降低的趋势。与对照相比,180℃热处理1－3 h的木粉基本上使WPC的弯曲性能和拉伸强度有不同程度的增加,200℃热处理木粉,随时间延长, WPC除弯曲性能仍增加外,拉伸强度和冲击强度逐渐降低,进一步提高木粉的处理温度会使WPC的力学性能降低明显,220℃处理3 h 的木粉使 WPC 降低最多,分别较对照降低34.85％、12.85％、8.31％和4.24％, WPC拉伸断面的ESEM图中两相界面结合情况的变化基本反映了各力学性能的变化。     

竹纤维粒径与比例对石竹塑复合材料的性能影响

【目的】阐明不同竹纤维粒径和原料配比对竹纤维/聚丙烯/碳酸钙复合材料物理力学性能的影响机理,为石竹塑复合材料的工业化生产与应用提供依据。【方法】以碳酸钙、竹纤维和聚丙烯为原料,在控制竹纤维粒径（40目、80目和120目）与原料配比的基础上,制备竹纤维/聚丙烯/碳酸钙复合材料,考察其物理力学性能,并采用扫描电子显微镜、热重分析仪和熔融指数仪对复合材料的微观结构、热稳定性和流动性进行表征。最后,综合考虑生产成本与相关性能要求,为竹纤维/聚丙烯/碳酸钙复合材料的生产与应用提出建议。【结果】随着碳酸钙添加量的增加,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弹性模量均逐渐下降,而密度则呈上升趋势。竹纤维粒径对复合材料物理力学性能的影响较为显著。当竹纤维粒径为80目,碳酸钙和竹纤维添加量分别为5%和45%时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弹性模量最优,分别为36.09 MPa、62.6 MPa和4.30 GPa。碳酸钙添加量对复合材料冲击强度的影响不大。此外,随着碳酸钙添加量的增加,复合材料的热稳定性与熔体流动性均有所改善。当碳酸钙添加质量占比为20%时,复合材料的熔体流动速率为16.50 g/10 min,...     

有机蒙脱土改性麦秸粉/聚3-羟基丁酸酯复合材料的性能

为实现小麦秸秆高值化利用,降低聚3-羟基丁酸酯(PHB)生产成本,同时综合提高麦秸粉(WSF)/PHB复合材料的物理力学性能和热性能。通过有机蒙脱土(OMMT)熔融共混改性WSF/PHB复合材料,热压—冷压工艺制备复合材料,探究OMMT添加量对复合材料性能的影响。结果表明:复合材料经OMMT改性后,OMMT层间距增大,部分PHB分子链进入OMMT层间,制备得到了插层型复合材料,复合材料的界面相容性得到改善。当OMMT添加量为1%时,相比对照组,复合材料的弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、拉伸模量、冲击强度分别提高了13.49%、13.78%、9.52%、15.53%、12.59%,吸水率下降了2.15%,复合材料的结晶度相比对照组提高了12.73%。OMMT的加入降低了复合材料的起始分解温度,但提升了复合材料的热稳定性及高温耐烧蚀性能。     

竹粉粒径对竹/聚丙烯复合材料力学性能的影响

以竹粉和聚丙烯粉料为原料,马来酸酐接枝聚丙烯为偶联剂,通过注塑成型制备了竹塑复合材料.研究了不同粒径竹粉对复合材料力学性能的影响.结果表明:不同粒径的竹粉对复合材料拉伸性能、弯曲性能及冲击强度均有显著的影响.竹粉粒径在40～120目时,随着粒径的减小,复合材料的拉伸强度、弯曲强度,以及缺口冲击强度呈逐渐减小的趋势.当粒径达到200目时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度及缺口冲击强度却有所增大.竹粉粒径为20目时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度以及缺口冲击强度均比40目的要低.大粒径竹粉(40目)与小粒径竹粉(200目)填充的复合材料表现出的不同力学性能,可能与竹粉与基体塑料界面结合、纤维形态、表面粗糙度以及内部空隙状况不同有关.     

偶联剂含量对植物纤维/高密度聚乙烯复合材料力学性能的影响

固定植物纤维和高密度聚乙烯比例为4:6,在一定挤出工艺条件下,制备植物纤维/高密度聚乙烯复合材料,研究偶联剂含量对稻草/高密度聚乙烯复合材料和玉米秸秆/高密度聚乙烯复合材料力学性能的影响.结果表明:偶联剂质量分数为3%时,复合材料的弯曲强度较好,稻草/高密度聚乙烯的弯曲强度提高了50.92%,除去秸叶和秸穰的玉米秸秆/高密度聚乙烯的弯曲强度提高了66.69%;偶联剂质量分数为6%时,复合材料的拉伸强度较好,稻草/高密度聚乙烯的拉伸强度提高了19.44%,除去秸叶和秸穰的玉米秸秆/高密度聚乙烯复合材料的拉伸强度提高了35.18%.     

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。     

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。     

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。     

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%。     

棉秆单根皮部纤维的形态及性能研究

为在不同领域更好地利用棉秆皮部纤维,采用纤维长度分析仪、纤维拉伸仪、激光共聚焦显微镜、X射线衍射仪对棉秆单根皮部纤维进行纤维形态、力学强度、横截面积和结晶度的研究。结果表明:棉秆单根皮部纤维的平均长度为（1 484.43±753.78） μm,宽度为（18.90±6.61） μm,长宽比为65.75。棉秆单根皮部纤维实心或中空非常小,呈菱形或圆形。棉秆单根皮部纤维的应力 应变曲线线性度非常好,未见明显的屈服阶段。棉秆单根皮部纤维的弹性模量为13.66 MPa,断裂伸长率为6.32%,柔韧性很好。棉秆单根皮部纤维的结晶度为21.66%,具有较大的吸湿性和化学吸附能力。      

生物炭对玉米醇溶蛋白/聚丙烯复合材料力学性能的影响

为实现玉米醇溶蛋白（Zein）的材料化利用,以生物炭、聚丙烯（polypropylene,PP）、Zein为原料制备复合材料（Zein/PP）,探究生物炭对Zein/PP复合材料力学性能的影响。结果表明,生物炭与Zein均没有改变PP的晶面结构,生物炭降低了Zein/PP复合材料的相对结晶度;生物炭的多孔结构与PP形成了一种稳定的界面结构,进而改善了Zein/PP复合材料的弯曲性能、拉伸性能、冲击强度、刚性、弹性、尺寸稳定性。当生物炭的含量为15%时,复合材料的综合力学性能最佳,其弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率、冲击强度分别为44.68 MPa、2.66 GPa、24.27 MPa、0.29 GPa、7.07%、6.10 kJ·m^-2。试验结果可为Zein/PP复合材料性能的改善提供依据。     

基于离散元法玉米秸秆双层粘结模型力学特性研究

针对玉米秸秆外表皮与内穰力学特性存在显著差异问题,建立离散元玉米秸秆双层粘结双峰分布模型,通过力学试验与虚拟仿真试验对比,标定玉米秸秆外表皮和内穰力学参数,校正离散元模型,探究玉米秸秆力学特性.结果表明,采用离散元Hertz-Mindlin with bonding颗粒接触方法可建立玉米秸秆双层粘结双峰分布模型.完善DEM方法建立玉米秸秆颗粒粒度随机分布的双层粘结模型方法.通过力学试验得出青贮玉米秸秆外表皮弹性模量和剪切模量分别为982.52和387.58 MPa,青贮玉米秸秆内穰弹性模量和剪切模量分别为28.64和8.13 MPa,外表皮木质部与内穰纤维部力学特性差异显著.计算得出外表皮-外表皮、外表皮-内穰、内穰-内穰之间粘结参数.通过单轴压缩试验,剪切与虚拟仿真试验对比验证离散元模型可靠性.文章所建立玉米秸秆双层粘结双峰分布离散元模型表征两者力学特性差异,为青贮玉米饲料数值化研究提供理论依据.     

竹质纤维-HDPE复合材料的力学和热性能研究

为评估造纸废弃竹屑增强高聚物制备竹塑复合材料的可行性,采用竹粉、竹屑、竹浆纤维、竹屑+ 竹浆纤维共 混4 种竹质纤维,分别以50%的质量比增强高密度聚乙烯(HDPE)制备竹质纤维-HDPE(竹塑)复合材料,并对比分 析了竹屑-HDPE 复合材料与其他3 种竹塑复合材料的力学和热性能。结果表明:与常规的竹粉-HDPE 复合材料相 比,竹屑-HDPE 复合材料有较好的拉伸性能,但是弯曲性能较差。其拉伸强度和模量分别比竹粉-HDPE 复合材料 提高了45.94%和114.09%;而弯曲强度和模量分别比竹粉-HDPE 复合材料降低了8.08% 和17.64%。竹屑- HDPE 复合材料有较好的热性能,与竹粉-HDPE 复合材料相比,其起始热分解温度提高了21.23 ℃,力学松弛峰 值温度提高了10.44 ℃。      

木质素含量对木材单根纤维拉伸性能的影响

以杉木木材单根纤维为研究对象,采用3种化学方法不同程度地脱除木质素,在细胞水平上,探讨木质素对木材单根纤维拉伸力学性能的影响。结果表明：在干燥状态下,单根纤维的弹性模量随着木质素含量的减少而降低,但整体降低的程度不大,木质素几乎完全脱除时,单根纤维的弹性模量降低约7%;木质素对单根纤维的拉伸强度和断裂伸长率影响显著,都...     

改性异氰酸酯树脂胶玉米秸秆皮板工艺

以异氰酸酯(PMDI)改性的脲醛胶作为胶黏剂,采用正交试验法分析了热压时间、成板密度、施胶量、胶混合比对玉米秸秆皮板主要物理性能的影响。结果表明:热压时间对玉米秸秆皮板的24 h吸水厚度膨胀率(24h TS)、弹性模量(MOE),成板密度和改性脲醛胶/异氰酸酯(UF/PMDI)的混合比例对24 h TSI、B、MOE以及施胶量对24 h TS均有高度显著性影响。在一定范围内,秸秆皮板材的物理力学性能指标随着热压时间、密度以及施胶量的增加而增大,异氰酸酯施加量的增加能持续提高板的性能。当工艺条件为:热压时间4～5 min,板密度0.9 g/cm3,施胶量12%,胶量比(UF/PMDI)7∶3时制得的板材性能最佳。     

蔺草底部茎秆解剖构造与力学性能

蔺草Juncus effusus茎秆是一种优质天然纤维。研究蔺草茎秆解剖构造与力学性能,为全面了解蔺草及其纤维的开发利用提供理论依据。以5份蔺草种质为研究对象,观测其解剖构造,运用电子万能力学试验机测试其力学性能,并分析解剖构造与力学性能之间的关系。结果表明:蔺草底部茎秆微观结构分为表皮、基本组织、维管束和髓;蔺草纤维呈纺锤形,长度为681.47～712.04 μm,宽度为5.58～8.00 μm,壁腔比范围为1.194～1.556;5份蔺草种质底部茎秆的最大拉力范围为61.59～72.71 N,XY004的最大拉力最高,拉伸强度为33.28～59.11 MPa,XY003的拉伸强度最大,拉伸弹性模量为1 438.23～2 297.10 MPa;蔺草底部茎秆拉伸强度、拉伸弹性模量与其维管束总数目呈极显著正相关,相关系数分别为0.818和0.724,与茎壁厚/茎半径也呈极显著正相关,相关系数分别为0.740和0.748,与纤维的壁腔比呈显著正相关,相关系数分别为0.584和0.663,与粗纤维质量分数无显著相关性;蔺草底部茎秆力学性能主要取决于茎秆维管束总数目、基本组织厚度和纤维的壁腔比以及各组织及其各细胞之间的连接形式和连接强度。供试的5份蔺草种质中,XY003和XY004底部茎秆具有较高的强度和良好的弹性,可作为优良蔺草品种选育的种质资源。图4表4参33