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。     

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。     

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。     

低温等离子体预处理对混杂纤维复合材料性能的影响

为了提高纤维与基体不饱和聚酯界面的结合强度,利用低温等离子体技术对纤维表面进行预处理,探讨了低温等离子体预处理对混杂纤维(亚麻纤维与玄武岩纤维)复合材料性能的影响.SEM分析表明,改性后的玄武岩纤维、亚麻纤维表面与基体界面之间的结合强度增大.FTIR分析表明,低温等离子体预处理产生的-C-OH、-C-O、-COOH和-COO-含氧基团提高了纤维与基体之间界面的结合强度.力学测试试验结果表明,PB/F、PB/PF和B/PF的弯曲和冲击性能明显提高,B/PF的弯曲强度比未处理的B/F提高40.5%,PB/PF、B/PF的冲击韧性比B/F提高116%.混杂纤维复合材料表现出较好的弯曲和冲击性能.     

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.     

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。     

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。      

纳米SiO2 -APP 对木塑复合材料界面特性及力学性能的影响

用聚磷酸铵(APP)与阻燃协效剂纳米二氧化硅(SiO2 )制备了阻燃型木塑复合材料,并利用FTIR、SEM 和力学 性能测试仪,探讨纳米SiO2 的添加量(2%、4%、6%)和APP 的添加量(8%、10%、12%)对木塑复合材料的界面性 能和力学性能的影响。结果表明:1)当纳米SiO2 添加量为2% ~6%、APP 添加量为8% ~10%时,两者可以均匀地 分布在木塑复合材料的孔隙中,并且纳米SiO2 可以与木质纤维形成Si—O—C 结合,改善复合材料的界面性能;但 是,APP 添加量增加至12%时,纳米SiO2 和APP 之间会发生团聚,降低了复合材料的性能。2)当纳米SiO2 添加量 为2% ~6%、APP 添加量为8% ~10%时,木塑复合材料的拉伸强度和弯曲强度均比未添加纳米SiO2 、APP 的有所 增加,拉伸断裂伸长率基本保持不变,冲击强度降低。通过双因素方差分析可知,纳米SiO2 、APP 的添加量以及两 者之间的交互作用对拉伸性能、弯曲性能无显著影响,但APP 的添加量以及两者之间的交互作用对冲击强度有显 著影响。      

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 ℃。      

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。     

竹笋壳表面处理及竹笋壳复合材的制备

为将竹笋壳这一生物质资源利用起来,减小环境污染,以碱处理后的竹笋壳为原料,酚醛树脂为胶黏剂,采用热压成型方法制备了竹笋壳复合材,研究了碱处理的质量分数和时间对竹笋壳表面接触角及顺纹抗拉强度的影响,分析了施胶量对竹笋壳复合材弯曲性能和24 h吸水性能的影响。结果表明:碱处理能够在一定程度上去除竹笋壳表面的硅质和蜡质,提高竹笋壳的表面润湿性,并且改变竹笋壳的力学性能。竹笋壳复合材具有较好的弯曲性能,随着施胶量的增大,竹笋壳复合材的静曲强度和弹性模量呈增大趋势,而24 h吸水率及吸水厚度膨胀率呈减小趋势。     

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。     

不同木质纤维原料对PVC木塑复合材料力学性能的影响

选取6种不同木质纤维制备PVC木塑复合材料,分析木质纤维的基本形态参数及表面接触角,对比研究不同木质纤维制备木塑复合材料的综合力学性能。结果表明：木质纤维长度、长径比及接触角值均较高的材种较适合制备木塑复合材料;在6种不同木质纤维中,纤维长度、长径比和接触角分别为266mm、6535和9032°的杉木制备的木塑复合材料综合力学性能最佳,弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度和抗冲击强度分别可达4563、3247、2914MPa和641kJ/m2。     

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%。     

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。     

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%.     

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。