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。     

PVA/丝片化稻草复合材料的制备及其性能测定

[目的]探讨稻草基复合材料的制备工艺,优化稻草处理方法,提高复合材料的力学性能.[方法]将稻草裁剪为1.5±0.1 cm的稻草段,通过搅拌剪切方式将其转化为丝片,筛除其中产生的粉末,然后将比例不同的稻草丝片和聚乙烯醇(PVA)混匀,加水定重至30g,装入不锈钢模具(125 mm×125 mm×2 mm)进行热压,冷却至室温后脱模,测其性能.[结果]复合材料的拉伸强度随PVA用量、热压温度及热压时间的增加呈先增加后减小的变化趋势,当PVA的含量为40%,在150℃热压10 min时,复合材料拉伸强度达到了7.45 MPa.[结论]丝片化稻草可作为制备稻草基复合材料,利用热压法制备复合材料,工艺简洁,复合材料的硬度受制备工艺影响较小.     

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%.     

无胶稻草碎料板试验研究

以提高农业剩余物利用率和降低人造板生产成本为目的,以热压温度、热压时间、稻草碎料含水率及稻草比例等工艺参数为因子,用正交试验法对无胶稻草碎料板的工艺进行研究。结果表明:影响无胶稻草碎料板物理力学性能的主要因素是热压温度,稻草比例、稻草碎料的含水率为次要因素,热压时间对其性能无显著影响;得到较优的工艺参数为:热压温度为150℃;稻草比例为80%;稻草碎料含水率为18%;热压时间为6 min。     

小龙虾壳中甲壳素的提取及壳聚糖的制备

以小龙虾(Procambarus clarkii)壳为原料,分别采用HCl溶液和NaOH溶液处理脱除小龙虾壳中的矿物质和蛋白质,提取甲壳素,用NaOH溶液处理甲壳素脱乙酰基制备壳聚糖.通过单因素试验优化甲壳素提取过程中的HCl溶液浓度及浸泡时间、NaOH溶液浓度及处理时间,并采用正交设计考察NaOH溶液质量分数、处理温度和时间对壳聚糖脱乙酰度的影响.结果表明,优化的甲壳素提取工艺条件为,在室温下用1.0 mol/L的HCl溶液浸泡24 h后倾去酸液,水洗至中性,然后在90～100℃用2.0 mol/L的NaOH溶液处理4h,甲壳素提取率为16.52％.壳聚糖制备的最佳工艺条件为NaOH溶液质量分数50％、温度90℃、保温时间3h.干燥后的壳聚糖水分含量为3.21％,灰分为0.89％～1.00％,脱乙酰度为75.3％,黏度为18.7 mPa·s.     

线性低密度聚乙烯增强纸塑复合板材的工艺研究

本文以废旧纸塑包装材料和线性低密度聚乙烯(LLDPE)为主要原料,通过热压-冷压工艺制造纸塑复合板材.采用正交试验方法,研究了LLDPE占纸塑复合板材的质量分数、板材密度、热压时间及热压温度4个工艺参数对复合板材物理力学性能的影响.最终得出较理想的工艺参数为:LLDPE质量分数为30%,密度0.9g/cm2,热压时间500s,热压温度180℃.     

改性黄麻纤维和酚醛树脂复合材料的力学性能

采用碱溶液(20 g/L NaOH)、热(140℃)处理方法对黄麻纤维进行改性处理,采用热压工艺将纤维与酚醛树脂制成复合材料。通过力学性能、冲击断口形貌对复合材料进行表征。结果表明:当碱处理时间不超过2 h、热处理时间不超过3 h时,黄麻纤维增强酚醛树脂基复合材料的拉伸强度和冲击强度均有不同程度提高。碱处理2 h的黄麻纤维增强酚醛树脂基复合材料的拉伸强度和冲击强度提高幅度最大,分别为13.5%和25%;冲击断口分析结果表明,热处理纤维与基体的界面结合强度高于碱处理纤维,断口呈平面化。     

稻草基淀粉环保复合材料的制备及性能研究

开发基于农作物秸秆的复合材料是提高农副产品附加值,变废为宝,节约资源,保护环境的重要途径.采用热压方法制备淀粉/上段稻草粉末复合材料,研究了淀粉用量、热压温度、热压时间对复合材料拉伸、弯曲、硬度性能的影响.淀粉用量为40％,热压温度130℃,热压时间10 min,拉伸强度可达到5.19MPa.     

羧甲基大豆膳食纤维的制备及性能

以大豆膳食纤维为原料,一氯乙酸(MCA)为醚化荆,异丙醇为溶剂,制备了羧甲基大豆膳食纤维,研究了异丙醇溶液质量分数、NaOH用量、MCA用量、碱化时间、醚化温度、醚化时间对产品羧甲基质量分数的影响.实验得出较佳反应条件为:异丙醇溶液质量分数95%,m(NaOH):m(DF):m(MCA)=1.00:1.25:1.20,碱化时间60 min,醚化温度70℃,醚化时间120～150min,所得产品羧甲基质量分数为3.85%,水溶性膳食纤维(SDF)质量分数为71.07%.大豆膳食纤维经羧甲基化后,水溶性膳食纤维质量分数、溶液黏度和透明度显著提高;并且随羧甲基质量分数的增加,SDF质量分数增大,溶液黏度和透明度提高.     

CMC/锯末复合材料热压制备工艺研究

[目的]探索制备羧甲基纤维素（CMC）/锯末复合材料的工艺条件,以开发新型的可降解复合材料。[方法]以CMC为黏结剂,锯末为主要原料,用热压成型的方法制备了CMC/锯末复合材料;测试了复合材料的硬度、拉伸强度和拉伸弹性模量等力学性能;讨论了黏接剂用量、热压温度和热压时间对复合材料力学性能的影响。[结果]黏接剂CMC含量40%,热压温度120℃,热压时间10 m in时,制备的CMC/锯末复合材料的硬度、拉伸强度最高,拉伸弹性模量也较大。[结论]用热压成型方法可以制备CMC含量为20%~50%的CMC/锯末复合材料;控制黏结剂含量、热压温度、热压时间等工艺参数可获得成型工艺性良好的复合材料。     

木粉-HDPE复合材料的单板贴面效果研究

本研究在单板与木塑复合材料中间添加含有马来酸酐接枝聚乙烯（MAPE ）的薄膜,采用热压成型工艺制备单板贴面木塑复合材料,研究不同木粉含量木塑复合材料的贴面效果。结果表明,黏结层中加入MAPE后,单板与木塑复合材料之间的黏结性能明显提高,耐热、耐水性能优良;当木塑复合材料中HDPE含量为30％、黏结层中MAPE含量为HDPE含量的2％时,贴面木塑复合材料的表面胶合强度最大,为1.68 MPa,单板没有出现浸渍剥离现象。     

热压温度对硅烷化木单板/聚乙烯薄膜复合材料性能的影响

为了研究热压温度对硅烷化杨木（107杨Populus × euramericana）单板/高密度聚乙烯（HDPE）薄膜复合材料各项性能的影响,以乙烯基三甲氧基硅烷（A-171）和过氧化二异丙苯（DCP）为杨木单板的改性剂,在不同的热压温度下（140,150,160,170 ℃）与HDPE薄膜复合制备了硅烷化杨木单板/高密度聚乙烯（HDPE）薄膜复合材料。采用万能力学试验机、动态力学分析仪（DMA）和冷场发射扫描电子显微镜（SEM）测定了不同热压温度下复合材料的物理力学性能、动态热力学性能以及胶接界面结构的变化。结果表明:热压温度为140～150 ℃时,复合材料的界面结合力较弱,胶接界面层存在明显的缝隙。当热压温度达到160 ℃时,硅烷化杨木单板与HDPE大分子自由基发生充分有效的胶合,形成能有效提高复合材料性能的胶接界面结构。当热压温度从140 ℃升高到160 ℃时,胶合强度、静曲强度（MOR）和弹性模量（MOE）分别由1.27 MPa,63.90 MPa和5 970.00 MPa增加到1.89 MPa ,72.20 MPa和6 710.00 MPa,但热压温度继续增加,胶合强度和抗弯性能均降低。当热压温度从140 ℃增加到170 ℃时,复合材料24 h吸水率（WA）和吸水厚度膨胀率（TS）分别从72.41%和4.98%降至54.22%和4.09%。复合材料的储能模量保留率E′（130 ℃）由62.31%提高到92.01%,到达tanδ_max的温度点从144 ℃延后至200 ℃。复合材料的耐高温破坏能力随着热压温度增加逐渐增强。图5参15     

改性玄武岩纤维增强木塑复合材料的研究

玄武岩纤维（BF）分别经氨基和乙烯基硅烷偶联剂处理后，添加到高密度聚乙烯（HDPE ）基木塑复合材料中，用于增强木粉（WF）-HDPE复合材料的性能。研究中利用扫描电镜与红外光谱对玄武岩纤维表面进行表征，探究玄武岩纤维含量及界面微观形态对复合材料力学性能的影响。结果表明：经偶联剂处理的玄武岩纤维与树脂基体界面结合较好，复合材料的冲击性能明显提高，氨基偶联剂提高了拉伸强度，硅烷偶联剂则提高了弯曲强度；添加4％的改性玄武岩纤维可达到较好的增强效果。     

木纤维-木质素磺酸铵-聚乳酸复合材料的工艺优化与可靠性分析

为探讨生物质资源对复合材料界面与综合性能的影响,采用平压法制备木纤维-- 木质素磺酸铵-- 聚乳酸复合材料,分析聚乳酸(PLA)添加量、氧化改性木质素磺酸铵(MIL)添加量和热压时间对复合材料理化性能的影响规律,并用响应曲面法构建上述工艺因子与响应值间的二次回归模型,进行多指标的模型可靠性分析,优化得出复合材料制备工艺。结果表明:单因素试验范围内,工艺因子对复合材料理化性能影响显著,其中PLA添加量30%、MIL添加量20%~25%、热压时间7~9 min时,复合材料性能显著提升;分别以静曲强度、内结合强度、24 h吸水厚度膨胀率为响应值的3组二次回归模型均在0.01水平显著,模型准确可靠,可用于分析和预测;获得综合优化工艺为PLA添加量33%、MIL添加量25%、热压时间7.5 min,响应值的实测值与预测值间的偏差率均在5%以内,复合材料主要理化性能满足GB/T11718—2009中潮湿状态下使用的普通型中密度纤维板性能要求。      

酸酐改性硫酸盐木质素增强HDPE复合材料的物理力学性能

针对硫酸盐木质素极性高、与HDPE复合难的问题,本研究使用顺丁烯二酸酐（MA）、丁二酸酐（SA）、邻苯二甲酸酐（PA）改性硫酸盐木质素（KL）,并采用注塑法制备KL/高密度聚乙烯（HDPE）复合材料。通过相容性分析模拟了改性KL-HDPE复合材料的相容性,分析复合材料的吸水性和吸水厚度膨胀率,通过三点弯曲表征了复合材料的弹性模量（MOE）和断裂模量（MOR）。结果表明,改性后复合材料的界面相容性提高,与PA改性的KL相比,MA、SA改性的KL与HDPE具有较好的界面相容性。MA、SA改性后的木素-HDPE复合材料吸水速率降低,吸湿尺寸稳定性提高。PA改性的木素-HDPE复合材料吸水速率在前500 h较高,但在500 h以上,随着时间的延长其吸水速率低于未改性木素-HDPE复合材料。其中,MA-PE改性复合材料具有较好的耐水性和吸湿尺寸稳定性。MA、SA、PA改性的木素-HDPE复合材料MOE明显提高,分别提高了71%、42%、17%。MA,SA和PA改性除去了木质素中的大部分羟基,降低木质素的亲水性。改性后的复合材料MOR增加,其中MA改性KL复合材料的MOR增加最显著。     

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。     

棉秆在NaOH中水解过程的神经网络模拟与优化

生物质糖化是生物质高值化利用的重要途径。以棉花秸秆为原料,研究NaOH浓度、反应温度、时间及固含量等因素对棉秆水解后还原糖含量和木质素含量的影响,并采用神经网络对棉秆在NaOH中的水解过程进行模拟与优化,建立棉秆在NaOH中水解过程的神经网络模型,得到棉秆在NaOH中水解的最佳条件为:10%NaOH、60℃、24h和5%固含量,预处理后棉秆的还原糖含量为74.80%,木质素含量为23.21%。通过试验及神经网络模型的预测和优化,提高了棉秆在NaOH中水解后的还原糖含量,为棉秆水解发酵生产燃料乙醇技术的研究奠定了基础。     

碳布位置对木粉/高密度聚乙烯复合板性能影响

引入碳纤维作为增强手段,通过设计不同的工艺结构,探究其对木塑复合材力学性能的增强效果。板材结构设计方案有CF313(3 mm表层木塑板+碳布+1 mm芯层木塑板+碳布+3 mm表层木塑板)、CF232(2 mm表层木塑板+碳布+3 mm芯层木塑板+碳布+2 mm表层木塑板)、CF151(1 mm表层木塑板+碳布+5 mm芯层木塑板+碳布+1 mm表层木塑板)、CF070(碳布贴在最外层)、CF7(不添加碳布的空白实验)。研究结果表明,CF070复合材的弯曲强度最大;CF151的弹性模量最大,即碳纤维放在近表层位置时,弯曲性能较好,但拉伸时木塑表层容易拉断;放在靠近中心位置时复合材的拉伸强度和冲击强度提高幅度较大。综合考虑各性能,表层厚度为2 mm时可最大程度发挥碳布优势、增强木塑复合材料力学性能。     

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。     

低密度厚型纤维板喷蒸热压工艺

采用正交试验方案,用喷蒸热压法压制低密度厚型纤维板,并对产品进行性能检测,通过数据处理和分析,结果表明:①静曲强度——随施胶量和喷蒸时间的增加而提高,且施胶量较小或喷蒸时间较短时其影响较大;随热压温度的提高而明显下降;热压时间对其影响很小。②弹性模量——随热压时间的增加而下降,且热压温度越高影响越明显;随施胶量、热压时间及喷蒸时间的增加而增大,施胶量的影响明显,而喷蒸时间的影响较小。③吸水厚度膨胀率(24h)——随热压温度的提高而明显增大;随喷蒸时间和施胶量的增加而减小,且喷蒸时间较长或施胶量较大时其影响较大;随热压时间的增加而稍有增大。④出板含水率——受热压时间的影响较大,随热压时间的增加而明显下降;随热压温度的降低、或喷蒸时间和施胶量的增加而增大,但其影响都较小。⑤在板坯含水率8%、蒸汽压力0.35MPa条件下使用脲醛树脂胶黏剂压制厚度50mm、密度0.3g/cm3纤维板的适宜喷蒸热压工艺为:热压温度175℃、施胶量8%、喷蒸时间10s、热压时间8s/mm。