竹粉/高密度聚乙烯复合材料动态流变特性

为了了解木塑复合材料的动态流变特性,从而更好地提高产品的生产效率以及揭示界面复合机理,该文以竹粉/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料为研究对象,分别考察了铝钛偶联剂、硬脂酸钙润滑剂对复合材料流变特性的影响。利用密炼机对高密度聚乙烯与竹粉进行密炼混合,在此过程中根据情况添加适量的偶联剂或润滑剂,得到的复合块状材料经冷却破碎后注塑成型,并对注塑试样进行了系列动态流变测试,包括应变扫描、频率扫描,对比了2种温度下的应变扫描下的流变行为。应变扫描结果表明,添加助剂的复合体系比单纯竹粉/HDPE体系在更大的应变范围内属于线性弹性行为,通过低频区域的模量与频率关系的斜率分析表明,添加偶联剂和润滑剂有助于促进竹粉在塑料基体中的均匀分散,动态黏度与损耗黏度之间的关系揭示了偶联剂以及润滑剂均在一定程度上促进了竹粉与聚乙烯塑料之间的界面结合,为木塑复合材料生产过程助剂的使用提供了一定的理论参考依据。     

竹粉热处理改善竹粉/聚丙烯复合材料的防霉性能

为改善竹粉/聚丙烯(polypropylene,PP)复合材料的防霉性能,该文通过对竹粉进行热处理,处理温度为150~190℃、处理时间为60~240 min,研究热处理对竹粉化学成分、失重率及吸湿性的影响,测试热处理竹粉对竹粉/PP复合材料颜色、力学性能、表面润湿性及防霉性能的影响。结果表明:随着热处理温度的升高和热处理时间的延长,竹粉综纤维素含量逐渐降低,木质素含量逐渐增加,失重率增大,吸湿性降低;与未热处理的竹粉/PP复合材料相比,热处理复合材料的色差最大值为7.54,弯曲强度和弯曲模量分别下降9.79%和5.37%,但表面润湿性降低,防霉性能增强,防霉被害值由3.75降至2.25,防霉效力为40%。该研究结果可为防霉型竹(木)塑复合材料的研发和应用提供试验数据和理论参考。     

抗老化剂改善竹粉/聚丙烯发泡复合材料的自然老化性能

为探索木塑复合材料的老化规律,改善木塑产品的老化性能,该文以化学发泡法制备的竹粉/聚丙烯(polypropylene,PP)发泡复合材料为研究对象,采用户外自然老化方式,研究自然老化对发泡复合材料材色、弯曲蠕变性能、流变性能的影响;同时为改善发泡复合材料的老化性能,研究了抗老化剂对发泡复合材料自然老化性能的影响。结果表明:抗氧化剂B225和抗紫外线剂UV770均可改善复合材料的自然老化变色,减缓复合材料的老化褪色,提高复合材料老化后的弯曲蠕变性能和流变性能。在提高复合材料材色稳定性和初始刚性方面,添加质量分数为0.6%B225的效果较优,其次是添加0.3%B225+0.3%UV770、最后是添加0.6%UV770;而添加0.3%B225+0.3%UV770的复合材料,其流变性能稳定性较佳。自然老化12个月后,未添加抗老化剂的复合材料产生的色差△E*为22.8,而添加0.6%B225、0.6%UV770、0.3%B225+0.3%UV770的复合材料,其△E*分别为14.2、17.6和16.8。自然老化12个月后,添加抗老化剂的复合材料,其产生的蠕变应变减小且弯曲性能保留率增大。动态频率扫描结果显示,自然老化会降低复合材料的储能模量、损耗模量、复数黏度和平均分子量,缩短松弛时间;添加抗老化剂不仅可提高复合材料的初始流变性能,而且可改善复合材料的流变性能稳定性。研究结果为进一步探索木(竹)塑发泡复合材料的老化规律及木塑生产实践提供数据和理论参考。     

竹粉/聚丙烯发泡复合材料加速老化性能的研究

为改善木塑复合材料密度大、韧性差的缺陷,采用注塑法制备竹粉/聚丙烯(polypropylene,PP)发泡复合材料;同时为加强木塑材料的生产和质量管理,采用氙灯加速老化方式,研究老化对发泡复合材料力学性能、材色、流变性能的影响,并采用环境扫描电镜(environmental scanning electronic microscopy,ESEM)和傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectrum,FTIR)对材料进行分析。结果表明:历时1 200 h氙灯加速老化后,材料的弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度的保留率仅分别为79.4%、68.3%和75.6%;产生的色差ΔE*和白度变化值ΔL*分别为49.0和48.4。频率扫描结果显示,老化后,复合材料的模量和黏度下降。ESEM显示,老化后材料表面出现孔洞和裂缝,且部分竹粉暴露在材料表面。FTIR结果表明,老化过程中,复合材料发生了光氧化降解反应。该研究可为进一步探索竹塑发泡复合材料的老化规律,制定产品标准提供试验数据和理论参考。     

聚磷酸铵改善稻秸-高密度聚乙烯复合材料的理化性能

为了实现稻秸的资源化利用,以稻秸为增强相、高密度聚乙烯（high density polyethylene,HDPE）为基体相、聚磷酸铵（ammonium polyphosphate,APP）为阻燃剂制备了稻秸-HDPE复合材料,并利用热重分析仪、锥形量热仪和力学性能测试仪,探讨APP的添加量（0、8%、10%、12%）对复合材料热性能、阻燃性能和力学性能的影响。1）热分析结果表明：当增强相的质量分数为30%,HDPE的质量分数为70%时,以稻秸为增加相的复合材料初始分解温度和热解峰温低于以木材为增加相的复合材料,但残余率较高。当在稻秸-HDPE复合材料中添加10%～12% APP时,会促使稻秸-HDPE复合材料提前发生热降解,使得初始分解温度向低温方向移动8～9℃,并且APP的加入提高了稻秸-HDPE复合材料的热解峰温和残余率。2）阻燃性能结果表明,当增强相的质量分数为30%,HDPE的质量分数为70%时,稻秸-HDPE复合材料的阻燃性高于木材-HDPE复合材料。当在稻秸-HDPE复合材料中添加APP时,稻秸-HDPE复合材料的阻燃性能进一步提高。当APP添加量为12%时,稻秸-HDPE复合材料的平均热释放速率、热释放速率峰值和总热释放量达到133 kW/m2、357 kW/m2和105 MJ/m2,比未添加APP时分别降低了20.4%、20.7%和11.0%,氧指数达到23%,比未添加APP时增加了12.7%。3）力学性能表明,当增强相的质量分数为30%,HDPE的质量分数为70%时,稻秸-HDPE复合材料的韧性高于木材-HDPE复合材料,APP的加入使得稻秸-HDPE复合材料的韧性得到提高,而弯曲强度、拉伸强度几乎没有影响。研究结果为以稻秸为增强相制备阻燃型木塑复合材料提供参考。     

增容剂改善茶粉/聚乳酸生物质复合材料性能

为降低聚乳酸的生产成本、拓宽其应用范围和高值化利用茶产业剩余物资源,以茶粉(tea dust,TD)为填料,聚乳酸(polylactic acid,PLA)为基体,经密炼、注塑工艺制备了环境友好型TD/PLA复合材料。以过氧化二异丙苯(dicumyl peroxide,DCP)为引发剂,通过熔融反应制备了甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸(glycidyl methacrylate grafting PLA,GMA-g-PLA),用傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectrum,FTIR)和核磁共振氢谱(H nuclear magnetic resonance,1H-NMR)对其进行了表征,并以GMA-g-PLA为增容剂,考察了其添加对TD/PLA复合材料力学性能、界面形态、热性能及吸水性能的影响。结果表明,FTIR和1H-NMR分析证实了GMA成功地接枝到了PLA上。GMA-g-PLA的添加明显改善了TD与PLA的界面相容性,提高了TD/PLA复合材料的力学性能和热稳定性,降低了吸水率。在GMA-g-PLA添加质量分数为10%时,复合材料的力学性能最佳,与未增容TD/PLA复合材料相比,其拉伸强度、弯曲强度及缺口冲击强度分别提高43.8%、42.1%和24.1%,拉伸模量和弯曲模量提高26.5%和10.4%,断裂伸长率提高26.1%。该研究结果可为进一步探索茶塑复合材料界面改性规律及制备聚乳酸基复合材料,提供试验数据和参考。     

聚氨酯/蒙脱土复合控释肥膜材的制备与性能

【目的】蒙脱土 (MMT) 是一种由纳米硅酸盐片层堆积的粘土矿物,具有优良的力学、热学及气体阻隔性能。本研究尝试了不同离子交换剂,以使其能在聚氨酯 (PU) 基体中充分剥层分散,制成力学性能与控释性能优良的复合控释肥膜材。【方法】试验选用3种有机离子交换剂十八烷基三甲基氯化铵 (SA1)、十二烷基双羟乙基甲基氯化铵 (SA2)、二甲基双十八烷基氯化铵 (SA3) 对MMT进行插层改性,然后通过原位聚合制备蓖麻油基聚氨酯/蒙脱土 (PU/MMT) 复合缓释肥膜材。纳米粒子及复合膜材的形态与结构用电镜扫描、傅里叶红外光谱、X射线衍射等方法进行了表征。采用吸水法和浸泡法测试了PU/MMT复合膜材的动态力学性能和热稳定性能及缓释性能。【结果】3种有机插层改性的MMT纳米粒子在PU基质中具有良好的分散性和相容性,纳米粒子的加入也明显改进了PU基质的动态力学性能、热稳定性能以及缓释性能,其中SA2改性MMT对复合膜材的动态力学性能和热稳定性影响最为明显,使基质PU的玻璃化转变温度 (Tg) 从30℃增加到80℃,热分解温度从300℃增加到330℃,因为SA2结构中的双羟乙基能使MMT与PU结合更加紧密;而SA3改性MMT制备的复合膜材缓释性能最佳,使尿素释放时间从30天增加到75天,因为SA3含有双长链有机结构。【结论】采用十二烷基双羟乙基甲基氯化铵或者二甲基双十八烷基氯化铵对MMT进行插层改性,可制备结构疏松、在聚合物中分散性良好的纳米粒子。添加改性蒙脱石纳米粒子可大大提高聚合物包膜材料的吸水性和稳定性,从而制备出阻隔性能优良、释放期理想且价廉质高的PU/MMT复合控释肥膜材。     

适量木炭粉改善环氧树脂复合材料热/力学性能

为了充分利用木材炭化物,扩大其在复合材料等方面的应用范围,该文采用炭化后的木粉(木炭粉)和环氧树脂,通过模压工艺制备了木炭/环氧树脂复合材料。借助扫描电镜、万能材料试验机、动态热机械分析仪和维卡软化点测量仪等研究木炭粉质量分数对木炭/环氧树脂复合材料弯曲性能、冲击强度、动态力学性能以及耐热性的影响。在环氧树脂中,环氧树脂、反应性稀释剂和固化剂质量比为3∶2∶5;在木炭/环氧树脂复合材料中,木炭粉质量分数分别为0,5%,10%,20%,30%和40%。复合材料固化温度和时间分别设定为100℃和3 h。结果表明,添加木炭粉能有效增强环氧树脂力学性能:与纯环氧树脂相比,弯曲强度和冲击强度最高增加了278%和135%。动态力学性能结果证实随着木炭粉质量分数的增加,复合材料的储能模量和玻璃化转变温度(Tg)也逐渐增加。此外当木炭粉质量分数从0增加到40%时,复合材料的耐热性逐渐提高;维卡软化点从81.2℃提高到274℃。研究结果为,当木炭粉质量分数在10%时,环氧树脂/木炭复合材料具有较佳的力学性能和较好的耐热性能,为木炭在复合材料领域中的应用提供有益的借鉴。     

冻融循环老化降低竹粉/聚丙烯发泡复合材料性能

竹粉/聚丙烯(polypropylene,PP)发泡复合材料具有密度低、比强度高等优点,为了探讨期老化规律,该文研究冻融循环对不同竹粉含量(0,20%,33%和42%)的发泡复合材料的材色、物理力学性能、热学性能的影响,并结合环境扫描电镜(environmental scanning electronic microscopy,ESEM)和傅里叶红外光谱(fourier transform infrared spectrum,FTIR)对复合材料的表面形貌及化学结构进行分析。结果表明:随着竹粉含量增加,冻融循环老化对复合材料的材色和物理力学性能影响越明显,且随着冻融循环次数的增加,复合材料产生的色差越大,力学性能降低越多。9次冻融循环后,0、20%、33%和42%竹粉/PP发泡复合材料产生的色差ΔE*分别为0.9、2.4、7.0和9.9,弯曲模量、弯曲强度、拉伸强度和缺口冲击强度的保留率分别为95.2%~99.1%、97.3%~98.9%、94.9%~97.5%和92.0%~95.6%。热重分析(thermogravimetric analysis,TG)结果表明,9次冻融循环老化后,0和33%竹粉/PP发泡复合材料的初始热分解温度分别下降了19和8℃。ESEM显示,老化后复合材料表面出现少量的裂纹以及褶皱,且少量的表层高分子层脱落。FITR测试结果发现,冻融循环过程中复合材料的木材指数减少,表明材料表面的竹粉颗粒损失,且基体PP的基团峰强度减弱。该研究可为进一步探索竹塑发泡复合材料的老化规律,制定产品标准提供试验数据和理论参考。     

NaOH碱处理浓度对毛竹篾及其环氧树脂复合材料性能影响

为研究NaOH碱处理浓度对毛竹竹篾及其环氧树脂复合材料性能的影响,该研究采用热压成型制备竹篾平均质量分数为75%的复合材料,通过设置4种NaOH溶液浓度梯度,利用微观形貌观察（Scanning Electron Microscope）、热重分析（Thermogravimetric Analysis）、动态热机械分析（Dynamic Mechanical Analysis）等手段表征材料性能变化。结果表明NaOH碱处理去除了竹篾表面部分木质素、半纤维素及蜡质等杂质,使其极性发生变化,结晶度从60.0%提高至63.6%,拉伸强度和热稳定性增强;当NaOH溶液浓度为2%时,竹篾的拉伸强度提高了52.11%,其复合材料剪切强度提升了55.24%;同时,在30～90℃,NaOH碱处理的竹篾/环氧树脂复合材料（NaOH-BS/EP）在动态载荷作用下有更好的结构稳定性,2%NaOH溶液处理的复合材料储能模量最大值是未处理的1.3倍。NaOH碱处理可以增强竹篾的热稳定性、拉伸强度,改善与环氧树脂的界面强度,提高复合材料的静态及动态力学,可用于户外农业工程材料、建筑、户外园林等,既降低生产成本,同时提高...     

稻壳及硅烷添加量对木塑复合材料力学性能的影响

采用一步法连续挤出技术将稻壳粉和聚乙烯进行熔融复合制备复合材料,用硅烷作为偶联剂,研究了稻壳粉与硅烷添加量对复合材料力学性能的影响。实验结果表明：稻壳和硅烷添加量对复合材料界面有很大影响,复合材料的冲击强度、弯曲强度以及抗拉强度随稻壳添加量的增加而明显下降。添加适量的偶联剂可以改善复合材料界面相容性和稻壳在复合体系中分散均匀性,从而改善力学性能。