聚氯乙烯/聚乙烯蜡接枝马来酸酐/竹粉复合材料制备的研究

用自制的聚乙烯蜡接枝马来酸酐(PEW-g-MAH)改性竹粉填充聚氯乙烯(PVC),制备PVC/PEW-g-MAH/竹粉复合材料.通过正交设计法探讨PEW-g-MAH接枝率及用量、竹粉粒径及用量对复合材料力学性能的影响.结果表明,在100gPVC中,加入用0.3g接枝率为1.16%的PEW-g-MAH改性的0.425mm竹粉30g,可得到力学性能较好的PVC/PEW-g-MAH/竹粉复合材料.其拉伸强度和缺口冲击强度分别由添加等量未改性竹粉体系的28.6MPa和3.05kJ/m2提高到30.01MPa和3.86kJ/m2.     

竹塑复合3D打印材料研制与性能表征

针对现有竹塑复合材料市场的研究,为满足家用桌面型3D打印市场对绿色环保型打印材料的需求,制备了一种以聚乳酸(PLA)为基体的新型3D打印复合材料。该材料在熔融性、力学性能等方面满足桌面级3D打印机的工艺要求。首先,通过实验得到180目竹粉为理想填充料,在添加剂改性研究方面,再通过大量对比实验分析比较了几种添加剂对复合材料的性能影响,得出以180目竹粉、聚乳酸、合成植物酯、润滑剂、马来酸酐共聚物、PCL按一定配比制备的材料效果优良。与国内现有的竹塑复合3D打印材料作比较后,该新型材料的冲击强度提升了30%,拉伸强度提升了40%,成本下降了5%。     

竹粉粒径对竹粉/PHBV生物复合材料性能的影响

以生物基可降解塑料聚β-羟基丁酸戊酸酯(PHBV)、竹粉(BF)为原料,马来酸酐(MA)为偶联剂、氮化硼(BN)为成核剂,通过共混挤出、注塑成型工艺制得竹粉/PHBV生物复合材料,研究了不同粒径竹粉(40、60、80、100目)对竹粉/PHBV生物复合材料性能(力学性能、热变形温度)的影响。结果表明,随着竹粉粒径从40目增加到100目,复合材料的拉伸模量、拉伸强度、弯曲模量、弯曲强度、缺口冲击强度、热变形温度呈逐渐减小的趋势;断裂伸长率和无缺口冲击强度呈逐渐提高的趋势。竹粉/PHBV复合材料断面电镜扫描发现,随着竹粉目数的增加,竹粉在PHBV基体中的形态差异较大,40目竹粉表面粗糙度较大,有些较大的竹粉分裂出若干纤维束,与PHBV界面形成了较强的机械互锁。     

等温结晶对杨木纤维/聚乳酸复合材料性能的影响

【目的】研究等温结晶处理对木纤维/聚乳酸复合材料结晶、物理和力学性能的影响,为提高聚乳酸复合材料的加工和使用性能提供依据。【方法】采用热压成型方式制备纯聚乳酸板材和杨木纤维(WF)/聚乳酸(PLA)复合材料,在冷却过程中将材料置于不同温度(90、100、110、120和130℃)下进行等温结晶处理,通过示差扫描量热仪(DSC)分析PLA及其复合材料的结晶度和熔融特性,利用偏光显微镜(POM)观察等温结晶处理条件下PLA的结晶过程,结合结晶形态分析等温结晶处理对PLA结晶性能的影响。基于扫描电镜(SEM)和凝胶色谱仪(GPC)等测试手段表征材料的微观结构和分子质量,分析其对材料物理力学性能的影响。【结果】等温结晶处理后,纯PLA板和WF/PLA复合材料的结晶度分别由4.6%和15.1%提高至24.8%和40.5%;经90、100和110℃等温结晶处理后,WF/PLA复合材料的冲击断面与未处理WF/PLA复合材料相比,明显有长纤维从PLA基体中拔出,等温结晶处理弱化了WF与PLA界面结合;等温结晶处理后,PLA分子质量有所下降;POM测试显示,晶体尺寸随着结晶温度升高而增大;与未处理材对比,等温结晶处理后纯PLA板的弯曲性能和拉伸强度均得到提高,WF/PLA复合材料的弯曲弹性模量增加,但弯曲强度和拉伸强度在多数处理条件下都有所降低。【结论】等温结晶处理后,纯PLA板和WF/PLA复合材料的结晶度均提高,且木纤维促进晶核生成,WF/PLA复合材料的结晶度增加更多;等温结晶温度低,晶体尺寸变小,等温结晶温度高,晶体尺寸变大;等温结晶处理后,纯PLA板的抗弯强度和拉伸强度得到提高,WF/PLA复合材料的力学性能变化规律不明显。等温结晶处理对纯PLA板和WF/PLA复合材料力学性能影响不同,可能与等温结晶处理后弱化WF与PLA界面结合有关。     

可生物降解竹粉/聚己内醋复合材料的制备及其性能

利用转矩流变仪制备竹粉/聚已内酯复合材料,观察配方和加工工艺对加工流变性能的影响,并研究所制备的竹粉/聚已内酯的力学性能和微观形貌.结果表明,竹粉/聚己内酯复合材料的最佳配方为:聚己内酯70份、竹粉30份、铝酸酯1.6%(相对于竹粉的质量比)、硬脂酸1.2%和石蜡2%.最佳加工条件为:温度100"(2,转速50 r·min-1.竹粉含量为30份和聚己内酯70份的竹粉/聚己内酯复合材料界面相容性好,力学性能较佳.     

氢氧化钠溶液处理对竹粉-PHBV复合材料物理力学性能的影响

采用0.3 mol·L~(-1)的氢氧化钠溶液处理竹粉,将处理过的竹粉和可降解塑料PHBV共混,经混炼制得竹粉-PHBV复合材料,研究了不同处理时间对竹粉-PHBV复合材料物理力学性能的影响。结果表明:氢氧化钠溶液处理后,SEM显示粉纤维表面变得光滑,纵向呈现明显凹槽;FTIR图谱显示竹粉纤维素中羟基(-OH)和羰基(-COOH)基团明显减少,发生了取代反应;竹粉-PHBV复合材料的物理力学性能(拉升强度、弯曲强度和冲击强度)随着处理时间的增长均呈现先增大后减小的趋势。本实验中,氢氧化钠溶液处理2 h,竹粉-PHBV复合材料的拉伸性能、弯曲性能和冲击性能最佳,分别为23.85MPa,45.21 MPa和7.69 kJ·m~(-2)。     

木聚糖酶改性对竹粉/聚乳酸复合材料性能的影响

植物纤维与树脂基材料在复合过程中存在相容性差的问题。为拓宽生物酶在植物纤维增强聚合物方面的应用,探讨利用木聚糖酶进行生物改性对植物纤维产生的影响,以生物酶木聚糖酶为改性剂、聚乳酸(PLA)作为基质,利用热压成型-冷压脱模工艺制备了改性竹粉/聚乳酸复合材料。采用单因素试验,控制木聚糖酶的浓度,通过傅里叶转换红外光谱(FT-IR)、力学测试、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TG或TGA)等分析方法,研究了不同浓度木聚糖酶改性竹粉对复合材料性能的影响。结果表明:FT-IR显示,随着木聚糖酶浓度变大,半纤维素被逐渐降解,2.67 mg/L质量浓度时降解最佳;力学性能显示,当木聚糖酶的质量浓度为2.67 mg/L时,相比未处理组,复合材料的弯曲强度、拉伸强度分别提高15.0%和85.7%,但冲击强度降低5.2%,优于其他浓度;热重分析显示,当木聚糖酶的质量浓度为2.67 mg/L时,纤维最先被降解,热稳定性弱于其他组; SEM结果显示,竹粉经过木聚糖酶处理后,半纤维素被降解,纤维表面变得粗糙,与PLA结合强度变大,2.67 mg/L质量浓度时是复合材料性能最佳的水平。     

淀粉干法酯化改性对淀粉/聚乳酸复合材料紫外老化性能的影响

以玉米淀粉为原料,马来酸酐(MAH)为酯化剂,通过干法合成马来酸酐酯化淀粉(ES)。FT-IR测试结果表明,玉米淀粉和MAH通过干法成功发生酯化反应。再将马来酸酐酯化淀粉和聚乳酸(PLA)通过熔融挤出法制备马来酸酐酯化淀粉/聚乳酸复合材料(ES/PLA)。采用紫外老化箱对复合材料进行加速老化处理,研究了干法酯化改性对复合材料老化性能的影响。FT-IR和SEM研究结果表明随着老化时间延长,复合材料中C—O、C—H和CO的吸收峰强度逐渐降低,破坏程度逐渐增大;老化时间相同时,ES/PLA中基团吸收峰强度大于原淀粉/PLA(NS/PLA),破坏程度小于NS/PLA;XRD和DSC结果表明,老化处理后2θ=21°处的结晶峰消失,且16.5°处出现PLA的结晶峰,表明淀粉的水解速率大于PLA;复合材料中PLA的结晶度随老化时间延长先增大,再减小,表明PLA中非结晶区先发生水解。受结晶度的影响,复合材料的热分解温度随着老化时间延长先增大,后减小,且ES/PLA的热稳定性优于NS/PLA。老化时间相同时,ES/PLA的机械性能优于NS/PLA,随着老化时间延长,NS/PLA和ES/PLA的机械强度逐渐降低。     

层状α-磷酸锆的有机改性及其与聚乳酸复合材料研究

通过对层状α-磷酸锆进行二次改性,制备具有力学性能改善的聚乳酸复合材料。首先合成一种新型阳离子插层剂十一烷醇三甲基溴化铵(UHTB),并将其用于层状化合物α-磷酸锆(α-ZrP)的改性,制备得到UHTB与α-ZrP杂化物(UHTB-ZrP),然后,利用丙交酯原位聚合对UHTB-ZrP进行表面接枝改性,得到二次改性层状α-MZrP,进而采用溶液浇铸法制备聚乳酸/有机改性α-磷酸锆复合材料(PLA/MZrP)。分别用红外光谱分析仪、激光粒度仪、X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、旋转流变仪和热重分析仪等对层状α-ZrP的插层过程、微观结构以及PLA/MZrP复合材料的流变性能和热稳定性等进行表征与分析。结果表明:经过一次改性可获得层间距达到1.40 nm的UHTB-ZrP,经两步改性可获得层间距达3.80 nm的MZrP,这种纳米片层能均匀分散在PLA基体中形成纳米复合结构,并使其力学性能、加工性能和热稳定性得到改善。当添加质量分数为1%的MZrP时,PLA/MZrP复合材料的拉伸强度从31.3 MPa提高到53.5 MPa,比纯PLA提高了70.9%,而复数黏度则随着MZrP含量的增加而显著降低。当添加质量分数为3%的MZrP时,在170℃10 Hz时其复数黏度从968.1 Pa·s降低到78.7 Pa·s,比纯PLA降低了91.9%。此外,添加少量的MZrP后,PLA/MZrP复合材料的热稳定性也得到一定的改善。     

马来酸酐接枝聚乙烯对竹粉/高密度聚乙烯复合材料性能的影响

以废旧高密度聚乙烯(HDPE)、竹粉(BF)为原料,马来酸酐接枝聚乙烯(MAH-g-PE)作为偶联剂,通过混炼、平板热压成型制备BF/HDPE复合材料。研究通过改变偶联剂的添加量(0%,2%,5%,8%)来检测产品的吸湿、吸水性、力学强度等指标,结果显示:MAH-g-PE能明显改善BF/HDPE复合材料的吸湿、吸水性能,以及提高产品的力学性能,当添加量为5%时,样品显示了最低的吸湿、吸水率,静曲强度与弹性模量分别提高60%和52%,拉伸强度与抗冲击强度分别增长48%和72%。红外光潜(VrIR)检测证实添加MAH-g-PE后,游离羟基与马来酸酐之间发生了酯化反应。     

桐马酸酐甲酯改性杨木纤维增强环氧树脂复合材料性能研究

以桐马酸酐甲酯改性杨木纤维(MEMA-PWF)为增强体、双酚A缩水甘油醚型环氧树脂(E51)/甲基四氢邻苯二甲酸酐(MeTHPA)为基体树脂,经热压成型制备杨木纤维增强环氧树脂复合材料.通过接触角测量、扫描电镜(SEM)分析表征了复合材料表面及断裂面结构形貌,并测试了复合材料的冲击强度、弯曲强度.实验结果表明,改性后的杨木纤维表面疏水性及其与环氧树脂基体界面相容性得到明显提高;以MEMA-PWF/环氧树脂体系制备的复合材料力学性能提高,冲击强度、弯曲强度分别达到7.95 kJ/m2、55.42 MPa,并具有较好的疏水性.     

捏合温度和木纤维水分对木纤维-聚乳酸复合材料中聚乳酸的影响

采用捏合法制备木纤维-聚乳酸(WF-PLA)复合材料。通过凝胶色谱法(GPC)和差示扫描量热法(DSC)研究捏合温度和木纤维水分对WF-PLA生物质复合材料中聚乳酸分子质量及热性能的影响。结果表明:捏合温度对WF-PLA生物质复合材料中PLA性能影响显著。随着捏合温度由180℃升高到200℃,WF-PLA复合材料中PLA的重均分子质量(M珚w)明显下降,数均分子质量(M珚n)在200℃时也明显下降,在190℃时,PLA分子多分散系数最小。不同捏合温度的WF-PLA复合材料中,PLA熔融温度略有不同,熔融温度变化与PLA分子质量相关。木纤维水分对捏合法制备的WF-PLA复合材料中PLA的分子质量和热性能的影响不显著。     

木纤维含量对注塑成型木纤维/聚乳酸复合材料性能的影响

利用注塑成型的工艺方式制备木纤维/聚乳酸(PLA)复合材料,研究了较高木纤维含量对木纤维/PLA复合材料力学性能的影响。研究发现,木纤维的加入对复合材料体系的力学性能有显著的影响。加入木纤维后,复合材料的弯曲强度和拉伸强度都有微小的降低,弹性模量和拉伸模量有显著提高;但随着加入木纤维含量的提高,复合材料体系弯曲强度和拉伸强度会有所回升。     

SEBS-g-MAH和原位接枝MAH对木粉/废旧塑料混合物复合材料力学性能的影响研究

由聚丙烯（PP）、高密度聚乙烯（HDPE）和聚苯乙烯（PS）组成的混合废旧塑料与木粉经高速混合机混合后,采用双螺杆/单螺杆串联挤出机组制备了木粉/混合废旧塑料复合材料。探讨了马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS-g-MAH）和原位接枝马来酸酐（MAH）对木粉/混合废旧塑料复合材料力学性能的影响。结果表明,与使用MAH和DCP的原位反应共混相比,SEBS-g-MAH显著提高了复合材料的抗冲击性能,但对拉伸和弯曲性能的改善不如原位反应共混显著。总的来说,混合废旧塑料制备的复合材料的力学性能要低于纯塑料混合物制备的复合材料,尤其是拉伸断裂伸长率。微观形态研究表明,添加SEBS-g-MAH和原位接枝MAH均可提高木粉与塑料混合物之间的界面相容性,但与添加SEBS-g-MAH相比,原位接枝MAH能更好的改善PP、HDPE、PS与木粉之间的界面结合。原位接枝MAH可被看作是一种改善木粉与塑料混合物间界面相容性的有效途径。此外,采用动态力学分析（DMA）进一步表征了复合材料的储能模量和阻尼因子。     

玉米秸秆/聚乳酸复合材料的制备及性能测试

近年来,在资源短缺和环境污染的压力下,生物可降解材料的开发与利用成为学者研究的热点之一。采用熔融共混的方法制备了一种玉米秸秆/聚乳酸生物可降解复合材料,并通过向复合材料中添加3种不同的改性剂对复合材料进行改性处理,旨在提高农林废弃物的附加值及改善复合体系的各项性能。采用X射线衍射、电镜扫描、接触角、力学性能测试等分析手段对复合材料的各项性能进行分析表征,对3种改性剂马来酸酐接枝聚乳酸(MAH-g-PLA)、马来酸酐(MAH)和硅烷偶联剂(KH-550)对复合材料的改性效果进行对比研究。X射线衍射分析的结果表明,MAH-g-PLA改性复合材料的结晶度变化不大,MAH改性复合材料的结晶度显著增加,而经过KH-550改性的复合材料的结晶度较未改性的复合材料有所下降。接触角分析结果表明经过改性之后的复合材料的表面接触角均有所增加,表明复合材料在改性之后的疏水性有所增加。其中MAHg-PLA改性的复合材料的接触角增加最多,表明MAH-g-PLA能够更好地改善复合材料的亲水性。扫描电镜的断面分析结果表明,MAH和KH-550均有效改善了复合材料的界面相容性,且KH-550改性的复合材料的界面相容性更佳并具有较高的力学强度。力学测试结果表明,KH-550改性的复合材料的拉伸强度提高了5.47%,弯曲强度提高了2.50%。     

乙酰化木粉基复合材料的疏水与流变性能研究

通过双螺杆挤出、注塑方法制备了木粉(WF)、乙酰化木粉(AWF)与低密度聚乙烯(LDPE)、聚乳酸(PLA)的共混材料。采用吸水率测定、接触角测量、旋转流变仪、拉伸测试和扫描电镜(SEM)分别表征了共混材料的疏水、流变性能、力学性能和微观形貌结构。结果表明:由AWF制备的共混材料相比同质量比例的由WF制备的共混材料具有更好的疏水性能,吸水率发生了大幅度降低。随着材料中AWF含量的减少,共混材料的吸水率逐渐降低,接触角逐渐增大。流变测试表明AWF/LDPE共混材料在黏度和储能模量方面都低于WF/LDPE共混材料,AWF/LDPE共混材料的黏度和储能模量也随着AWF含量的减小而减小。力学性能测试显示由AWF制备得到的复合材料相比于由WF制备的复合材料的拉伸强度有所下降,断裂伸长率却有较大幅度的提升。SEM分析表明AWF与塑料基体的相容性得到了改善,两相之间共混分散结合更加紧密。     

马来酸酐接枝PP/PE共混物及其木塑复合材料

通过聚丙烯(PP)与聚乙烯(PE)机械混合来模拟废旧塑料混合物,利用马来酸酐(MAH)对PP/PE混合物进行接枝改性,然后以接枝共混物作为基体与木纤维复合制备木塑复合材料。通过对比接枝前后的红外光谱图,证明MAH已成功接枝在PP/PE共混物上。力学测试结果显示:基体经过接枝改性后,复合材料的弯曲强度和无缺口冲击强度均大幅度升高,当MAH用量为1%时,弯曲强度提高了50.4%,无缺口冲击强度提高了90.8%,而以废旧塑料为原料制备的复合材料的弯曲强度和无缺口冲击强度分别提高40.2%和53.4%。微观相形态分析表明:通过接枝改性不仅改善了PP/PE共混体系的相容性,同时也显著改善了木纤维与PP/PE共混物之间的界面结合状况,因而宏观上表现为力学性能提高。这表明,共混接枝改性方法可能是利用混合废旧塑料制备高性能木塑复合材料的一条可行途径。     

纤维素纳米纤维增强聚合物复合材料研究进展

纤维素纳米纤维(cellulose nanofiber,本文缩写为CNF)因其独特的网状结构和性能特点,在增强聚合物制备复合材料方面发展迅速.简述CNF的制备及特征;然后从改善团聚、提高界面相容性的角度,介绍对CNF进行表面衍生化、表面接枝和添加偶联剂等表面化学改性研究及改性后CNF的性能特点;简述利用CNF增强聚乙烯醇、聚乳酸、环氧树脂、酚醛树脂等聚合物的研究进展;最后对CNF增强聚合物复合材料今后的主要研究方向进行展望.     

竹粉内部塑化/LDPE复合材料热融合稳定性的研究

采用氢氧化钠作润胀剂和催化剂,氯化苄为醚化剂对竹粉进行内部塑化改性。在不同反应条件下,得到了不同接枝率的塑化竹粉,并比较了相同温度、湿度及不同温度条件下竹粉的质量吸湿率与极限吸湿率。结果表明,塑化竹粉吸湿率显著低于未处理竹粉,表现出很好的憎水性。当竹粉质量增重率为64.2%时,其吸湿质量增重率仅为4.84%,温度对竹粉质量吸湿率无显著性影响;将其分别与聚乙烯混合热压得到复合材料,SEL结果表明塑化竹粉与聚乙烯可形成良好的界面融合;塑化竹粉/聚乙烯复合材料的拉伸强度和弯曲强度比未处理的复合材料高。当塑化竹粉添加量为30%时,拉伸强度提高23.83%,弯曲强度提高25.91%。塑化竹粉/聚乙烯复合材料具有很好的热融合稳定性。     

聚乳酸/三聚氯氰改性木粉/油胺复合材料的制备及表征

使用三聚氯氰(TCT)对原料杨木粉(RWF)进行改性,并使用改性木粉(TWF)与油胺(OAM)在聚乳酸(PLA)体系下反应后挤出制备复合材料。红外光谱表明:TCT的三嗪环结构连接到了木粉上,在反应挤出过程中,TWF接枝上了OAM。元素分析和滴定分析表明:TWF增加的氮元素与氯元素的物质的量比为2.91∶1,TCT上3个活性氯中的两个参与了反应。OAM加入导致PLA产生了降解,但复合材料PLA/TWF/OAM降解弱于PLA/RWF/OAM;在相同OAM用量下,PLA/TWF/OAM拉伸强度和弯曲强度均优于PLA/RWF/OAM;在相同木粉用量下,PLA/TWF/OAM的熔体流动速率大于PLA/RWF。动态力学性能分析表明:在相同OAM用量下,PLA/TWF/OAM与PLA/RWF/OAM相比具有较高的玻璃化转变温度。