黄麻增强新型不饱和聚酯酰胺的弯曲和冲击性能研究

采用本体熔融聚合法制备了一种新型不饱和聚酯酰胺,并对不饱和聚酯酰胺进行了表征,研究了黄麻纤维质量分数及长度对交联后的黄麻纤维／不饱和聚酯酰胺复合材料的力学性能的影响。结果表明：热处理后的不饱和聚酯酰胺可完全水解,黄麻纤维质量分数高的黄麻纤维／不饱和聚酯酰胺复合材料交联后的弯曲性能和冲击强度均有提高,长纤维比短纤维具有更好的增强效果。     

碱处理竹原纤维/不饱和聚酯复合材料的力学性能及界面表征

采用模压成型方法制备竹原纤维增强不饱和聚酯(UPE)复合材料,以1%、3%和5%Na OH溶液处理竹原纤维,以改善纤维与UPE树脂间的界面相容性。结果表明:碱处理竹原纤维显著提高了复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量;1%Na OH溶液处理竹原纤维得到的复合材料力学性能最佳。碱处理后纤维的傅里叶红外光谱(FT-IR)与X-射线光电子能谱(XPS)分析表明:碱处理可移除纤维表面木素、半纤维素以及杂质等,使竹原纤维的纤维素相对含量增加,纤维表面变得粗糙。复合材料拉伸断面扫描电镜(SEM)分析表明:碱处理纤维改善了竹原纤维与UPE树脂的界面粘结。     

黄麻纤维的表面改性对其复合材料力学性能的影响

[目的]研究了不同改性方法对黄麻表面及其结晶态结构的改变对环氧树脂复合材料界面的影响。[方法]采用硅烷偶联剂KH560、钛酸酯偶联剂NDZ201、碱处理、轻度乙酰化、氰乙基化5种方法对黄麻纤维毡进行处理。并测试了其复合材料的拉伸和弯曲强度,通过SEM分析了黄麻/环氧树脂的拉伸断裂微观状态。[结果]5种改性方法均降低了黄麻的结晶度,提升了黄麻与环氧树脂的界面相容性,对复合材料的拉伸和弯曲强度均有不同程度的提高,KH560和碱处理对复合材料力学性能提升最为明显。[结论]该研究为黄麻纤维复合材料应用的扩大提供了依据。     

碳酸钙原位改性植物纤维及其复合材料性能表征

为研究原位沉积对竹、杉木、黄麻3种植物纤维的表面改性效果,采用平压工艺制备了植物纤维增强聚丙烯复合材料,并通过SEM、原子力学显微镜、光学纤维接触角测量仪等方法分别表征了植物纤维的表面形貌、表面粗糙度、静态接触角、拉伸性能以及复合材料的断口形貌和力学性能。结果表明:CaCO3原位沉积改性对单根植物纤维的表面性能有显著影响,不仅提高了单根植物纤维的拉伸性能,还改善了植物纤维增强热塑性聚合物的界面性能,增强了复合材料的界面强度。原位沉积改性后,3种植物纤维表面均有CaCO3附着,杉木纤维的CaCO3上载量最高,达16.08%;竹纤维最低,为6.96%。改性竹纤维的表面粗糙度Rq值降低了32.95%,静态接触角增加了1.85%;改性杉木纤维的Rq值和静态接触角分别增加了42.51%、3.12%;改性黄麻纤维的Rq值增加了62.77%,静态接触角降低了0.4%。单根改性植物纤维的拉伸性能均有所提高,相同CaCO3原位沉积改性条件下,改性竹纤维的拉伸强度和弹性模量最大,分别为1 134.83 MPa、37.25 GPa。断口形貌SEM图中,改性植物纤维与聚丙烯结合紧密,复合材料的断裂主要以改性植物纤维的断裂为主,表明复合材料的界面性质得到改善。改性植物纤维增强聚丙烯复合材料的拉伸性能得到提高,而且其弹性模量的变化趋势与改性植物纤维CaCO3附着量的变化趋势一致。改性杉木纤维增强聚丙烯复合材料弹性模量最大,为2.28 GPa;改性竹纤维增强聚丙烯复合材料拉伸强度最大,为54.04 MPa。      

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。     

木粉改性对木粉-橡胶复合材料界面结合性能的影响

将杨木木材加工中剩余的边角料及木材加工利用不了的枝丫材加工成木粉,对杨木粉进行热处理、碱处理、偶联剂KH550改性处理后,与轮胎橡胶复合制备木粉-橡胶复合材料,分析杨木粉改性后对木粉-橡胶复合材料界面结合以及性能的影响。结果表明:3种改性方法,均不同程度地提高了复合材料的拉伸强度、硬度、回弹性和耐寒性。碱处理的断裂伸长率提高,碱处理和偶联剂处理的耐磨性变好、界面结合更好;热处理大幅度改善了材料的吸水性,其中热处理后24 h的吸水质量增加率只有0.4%,比未处理降低42.86%。     

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。     

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 ℃。      

马尾松纤维增强聚丙烯复合材料力学性能的实验

对马尾松热磨机械浆纤维增强聚丙烯复合材料力学性能进行测试与分析，结果表明：对纤维进行接核处理和偶联处理，可以明显改善纤维与取丙烯基体共混体系的力学性能；纤维与助剂的含量对复合材料力学性能的影响显著，马尾松热磨机械浆含量25％左右时，复合材料可达到的力学性能指标为拉伸强度27MPa以上、弯曲强度40MPa以上、冲击强度（缺口）5kJ/m^2以上。     

表面强化刨切薄板拉伸、弯曲性能

以黑龙江产大青杨刨切薄板为研究对象,用常温水浸泡至饱水状态,不经热软化预处理即进行横纹压缩强化,通过160、180℃高温定型处理1～24 h,分析横纹压缩强化前、后木材的拉伸、弯曲性能的变化,探讨此方法强化木材薄板的可行性和有待改进、完善之处。结果表明:与未压缩强化素材相比,木材的拉伸强度和拉伸弹性模量均有较大幅度提高;弯曲弹性模量随着热处理时间的增加而下降;弯曲强度和断裂应力有所降低;最大应力时应变平均值、断裂应力时应变平均值都随着热处理时间的增加而下降。     

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。     

碳酸钙原位沉积对单根竹纤维拉伸性能的影响

采用离子溶液原位反应法,研究了不同反应温度下碳酸钙在竹纤维上的沉积情况及其对单根竹纤维拉伸性能的影响。结果表明:温度对附着在竹纤维表面的碳酸钙晶粒尺寸及形貌有明显影响,随着温度的升高,碳酸钙由分散性较好的不规则四面体单晶逐渐团聚生长为球形或椭球形;25℃下碳酸钙粒径较均匀,附着量最高,纳米碳酸钙颗粒填充了纤维上的微孔。所有附着碳酸钙的单根竹纤维拉伸性能均有所改善,这可能与填充的碳酸钙颗粒承受纤维孔隙传递的应力有关。CaCO3沉积情况对竹单根纤维力学性能的影响显著,25℃条件下改性慈竹纤维的拉伸强度和弹性模量最高,与未改性纤维相比,分别提高了30.50%和32.71%。     

响应面法优化亚麻纤维/聚乳酸复合材料的制造工艺

以聚乳酸纤维为基本相,亚麻纤维为增强体,通过层结构铺装热压制得亚麻纤维/聚乳酸复合材料。通过单因素试验分析了各因素对复合材料力学性能的影响,确定了各因素试验范围。利用响应面法确定出最优的工艺参数:亚麻用量43%,硅烷用量4%,热压温度190℃。按照此工艺条件制造的复合材料的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度和弯曲模量分别为49.70 MPa、3.12 GPa、33.50 MPa和2.34 GPa。