化学竹浆纤维增强不饱和聚酯复合材料的老化性能

研究了化学竹浆纤维增强不饱和聚酯复合材料在紫外加速老化与湿热老化后力学性能变化与尺寸稳定性.结果表明,在室温与环境湿度下放置1年后,纤维未改性的复合材料弯曲强度无显著变化,弯曲模量下降31.5%;纤维经N-羟甲基丙烯酰胺改性的复合材料弯曲强度下降14.6%,弯曲模量下降37.6%.紫外线加速老化200 h后,纤维未改性的复合材料弯曲强度、弯曲模量与尺寸均无显著变化.湿热老化对复合材料力学性能有显著影响,沸水浸泡2 h后,复合材料弯曲强度保留率为49.4%,弯曲模量保留率为35.6%.     

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%。     

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。      

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。     

抗冲改性剂ACR对发泡木粉-PVC复合材料熔体流变性能的影响

采用旋转流变仪及小振幅流变测量法,研究了冲击改性剂ACR对发泡木粉PVC复合材料熔体流变性能的影响。结果表明:①发泡木粉PVC复合材料熔体表现出黏弹性。②加入5份ACR,发泡木粉PVC复合材料熔体的储能模量G′和损耗模量G″随角频率ω增大而增加;在相同ω时,G′和G″随ACR用量增加而降低;随ω增大,加入ACR使木粉PVC复合材料熔体的弹性响应增加。③加入5份ACR,明显促进了PVC的凝胶化。发泡木粉PVC复合材料熔体的复数黏度η*随角频率ω增大而降低;加入5份ACR,其η*明显高于其他ACR用量的熔体,复合材料的冲击强度增加26％,提高幅度最大。④ACR在改善发泡木粉 PVC复合材料冲击强度和加工流变性能方面,具有添加量少、效果明显的特点。      

铺装结构及密度对玉米秸秆轻质复合板性能的影响

为充分利用玉米秸秆并制备性能优越的轻质复合材料,通过对玉米秸秆内外表面特性的分析,采用机械疏解重组其胶合结构单元,以脲醛树脂为胶黏剂,制备定向和均向2种玉米秸秆轻质复合板。本文研究了不同铺装方式和密度对板材静曲强度(MOR)、弯曲弹性模量(MOE)、内结合强度(IB)、吸水厚度膨胀率(TS)、吸水率(WA)的影响。结果表明:定向铺装结构可以增强复合板材的MOR、MOE、IB,相同密度下定向玉米秸秆复合板(OCSB)的纵向静曲强度(MOR∥)和纵向弹性模量(MOE∥)约为均向玉米秸秆复合板(HCSB)的3倍,IB约为4~5倍。OCSB的MOR∥、MOE∥明显大于横向静曲强度(MOR#x22A5;)、横向弹性模量(MOE#x22A5;);OCSB密度为0.3 g/cm3时,MOR∥约为MOR#x22A5;的3.5倍,MOE∥约为MOE#x22A5;的5倍。OCSB的MOR#x22A5;均大于HCSB的MOR(密度0.3 g/cm3除外),OCSB的MOE#x22A5;均小于HCSB。OCSB和HCSB的MOR、MOE在试验范围内都随着密度的增加而增加;当OCSB密度为0.6 g/cm3时,MOR∥为25.24 MPa,MOE∥达到4 216 MPa,其物理力学性能够满足在民用建筑中的使用。此外,OCSB的TS、WA均小于HCSB。      

真菌菌丝-木屑复合材料的物理力学性能——以灵芝菌、木耳菌为例

以木屑为基质、真菌菌丝为粘结物质,采用无胶胶合方法制备菌丝-木屑生物质复合材料;参照GB/T17657—2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》,测试菌丝-木屑生物质复合材料的抗拉强度、静曲强度、内结合强度;采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR),分析菌丝-木屑生物质复合材料的微观结构、主要化学成分及材料成型机理。结果表明:制备的菌丝-木屑生物质复合材料,是一种新型可降解木质复合材料;灵芝菌丝-木屑材料、木耳菌丝-木屑材料的密度,分别在为0.64~0.70、0.68~0.78 g/cm~3之间;FTIR分析显示,两种菌丝对纤维素、半纤维素、木质素均有一定的降解,灵芝菌丝对木质素的降解程度略大于木耳菌丝;SEM观察显示,以三维网状结构存在于木屑表面及孔隙中,将散碎的木屑有效的粘结成为整体;力学性能测试显示,菌丝的生长情况对材料的力学强度有一定的影响,但是菌丝-木屑生物质复合材料力学性能仅为中密度纤维板的1/4。     

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。     

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%。     

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 ℃。      

Shape and temperature memory of nanocomposites with broadened glass transition

Shape-memory polymers can revert to their original shape when they are reheated. The stress generated by shape recovery is a growing function of the energy absorbed during deformation at a high temperature; thus, high energy to failure is a necessary condition for strong shape-memory materials. We report on the properties of composite nanotube fibers that exhibit this particular feature. We observed that these composites can generate a stress upon shape recovery up to two orders of magnitude greater than that generated by conventional polymers. In addition, the nanoparticles induce a broadening of the glass transition and a temperature memory with a peak of recovery stress at the temperature of their initial deformation.     

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。     

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。     

桦木单板/玻璃纤维复合材料的制备工艺优化

目的为了探究工艺因子对复合材料声学振动性能的影响,优化复合材料制备工艺条件参数以提高复合材料声学振动性能。方法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。利用双通道快速傅里叶变换频谱分析仪（FFT）对复合材料的声学振动性能进行检测,以比动弹性模量（E/ρ）、弹性模量和剪切模量的比值（E/G）、声辐射品质常数（R）、损耗角正切（tanσ）、声速（v）归一后的综合得分值为响应指标,分析热压时间、热压压力、施胶量对复合材料的声学振动性能的影响。在单因素实验的基础上,利用响应面分析法建立工艺因子和响应值的二次回归模型,优化复合材料的制备工艺条件。结果单因素实验范围内,在热压时间10 ~ 25 min、热压压力0.6 ~ 1.3 MPa、施胶量140 ~ 180 g/m2时,复合材料声学振动性能显著提升,说明实验的工艺因子对复合材料声学振动性能影响显著。利用Design-Expert软件对复合材料的声学振动性能测试结果进行二次多项式回归拟合,剔除对模型影响不显著的因素,建立了复合材料综合得分值的响应面模型。通过响应面模型优化后的最佳工艺条件为:热压时间24.5 min、热压压力1.3 MPa、施胶量180 g/m2,此条件下复合材料的E/ρ为25.27 GPa,E/G为15.99,R为6.48 m3/（Pa·s3）,tanσ为0.001 25,v为5 026.55 m/s,综合得分值可达到98.19。结论综合得分值的模型P < 0.000 1,响应值的实测值和预测值之间的偏差均小于5%,说明响应值与回归模型均存在高度显著关系,也说明回归模型准确、可靠。      

贵州省马尾松和杉木纤维增强高密度聚乙烯复合材料

利用两步挤出法分别制备马尾松和杉木纤维增强高密度聚乙烯(HDPE)复合材料,研究两种复合材料的颜色、密度、硬度、尺寸稳定性、弯曲、拉伸、冲击和在50 N载荷作用下的24 h蠕变-24 h回复性能。马尾松纤维/HDPE复合材料的表面明度明显大于杉木纤维/HDPE复合材料,且相对偏向绿黄色,而杉木纤维/HDPE复合材料则偏向红蓝色。两种材料的密度、硬度和24 h吸水率相差均不超过5%,但马尾松纤维/HDPE复合材料的24h吸水厚度膨胀率是杉木纤维/HDPE复合材料的3.43倍。杉木纤维/HDPE复合材料的力学性能明显优于马尾松纤维/HDPE复合材料,而马尾松纤维/HDPE复合材料抗蠕变性较好,50 N的载荷作用下24 h的应变仅为杉木纤维/HDPE复合材料的77.29%,但回复性能相对稍差。     

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。     

Locally resonant sonic materials

We have fabricated sonic crystals, based on the idea of localized resonant structures, that exhibit spectral gaps with a lattice constant two orders of magnitude smaller than the relevant wavelength. Disordered composites made from such localized resonant structures behave as a material with effective negative elastic constants and a total wave reflector within certain tunable sonic frequency ranges. A 2-centimeter slab of this composite material is shown to break the conventional mass-density law of sound transmission by one or more orders of magnitude at 400 hertz.     

木粉热处理对WPC耐腐性能及力学性能的影响

采用180、200和220℃分别热处理0、1、2和3 h后的马尾松木粉与高密度聚乙烯(HDPE)复合制备木塑复合材料(WPC),并研究热处理木粉对复合材料的耐白腐、褐腐能力及其弯曲性能的影响,通过环境扫描电镜(ESEM)观察分析WPC试样腐朽前后的表面微观形貌。结果表明,处理温度和时间对质量损失率的影响均显著,菌种的影响不显著;木粉热处理后WPC的质量损失率均有不同程度的降低,且随处理温度的升高、时间的延长,降低幅度明显增大,200℃、3 h处理后的木粉使WPC的质量损失率降低最多,经白腐菌和褐腐菌侵蚀后,分别较对照降低了53.52%和57.83%。腐朽前后WPC试样表面菌丝侵蚀情况的ESEM观察结果也进一步说明木粉热处理具有提高WPC耐腐性能的作用。而木粉热处理使WPC的弯曲强度均有所降低,与对照相比最多降低了4.57%,但弯曲模量总体呈先增后减的趋势,温度和时间对WPC弯曲强度和弯曲模量的影响均不显著。     

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。     

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。