水降解对木纤维/聚乳酸复合材料性能的影响

聚乳酸是一种强度较高的聚酯类材料,其良好的降解性能在保证了其环保优势的同时,也对其物理力学性能产生一定影响。本研究将木纤维/聚乳酸复合材料置于水环境中进行水解处理,然后测试复合材料的力学性能。结果显示,将复合材料放置在水中一段时间后,复合材料的弯曲性能和拉伸性能都显著下降,木纤维含量越高,材料性能下降越明显。这说明水环境使聚乳酸分子链发生了水解反应,使材料性能下降;同时,木纤维的吸水膨胀和干燥收缩也使材料界面薄弱点增加,使材料性能有所下降。     

不同制备工艺对木纤维/聚乳酸复合材料性能影响

采用双螺旋挤出成型、模压成型和注塑成型3种不同成型工艺制备木纤维/聚乳酸复合材料,通过对比不同制备方法对复合材料密度、静曲强度、弯曲模量、拉伸强度和冲击韧性的影响可知:使用挤出成型方法制备的木纤维/聚乳酸复合材料的密度最大,各项物理力学性能也显著高于使用注塑法和模压成型制备的复合材料试件。     

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。     

木纤维尺寸对聚乳酸木纤维复合材料性能的影响

采用3种长径比的杨木纤维作为原料,与聚乳酸复合制成木纤维/聚乳酸复合材料。通过对比3种复合材料的静曲强度、弹性模量、拉伸强度和冲击强度发现,含有中等尺寸木纤维复合材料的综合物理力学性能较高,而含有较小尺寸木纤维复合材料的拉伸强度较高,含有较大尺寸木纤维的样品综合性能较差。研究结果表明,纤维的分散性、体系的均匀性以及界面结合度对复合材料的各项物理力学性能影响最大,而木纤维的尺寸很大程度上决定了其分散性和界面结合面积,因此,添加适当尺寸的木材纤维能够对木纤维/聚乳酸复合材料的力学性能产生相应的增强效果。     

木纤维/PLA复合材料非等温结晶过程研究

使用DSC对纯聚乳酸（PLA）、木纤维（WF）/PLA复合材料的熔融和非等温结晶过程进行测定和分析。结果显示木纤维的加入一定程度上会在影响PLA的结晶性能,能够促进PLA的异相成核从而提高其结晶度,但晶核密度的增加会减小晶核之间的空间从而阻碍结晶生长,并且降低结晶的生长速率。本研究还分别采用Avrami方程和莫志深方法对实验结果进行分析,结果表明在非等温结晶过程中,降温速率对PLA结晶性能的影响比较显著。降温速率越快,材料的结晶温度越低,形成结晶的形态也越不一致,结晶度也越低。     

光老化时间对旱柳枝桠材纤维/聚乳酸复合材料性能的影响

采用自然光对比不同纤维含量木纤维/聚乳酸复合材料进行光照老化试验,对比经过不同时间光照后材料的弯曲性能以及拉伸性能的变化,分析光照时间对材料力学性能的影响。结果显示,加入木纤维后,复合材料的弯曲强度和拉伸强度均出现了先下降后上升的趋势,说明加入一定量的木纤维会对复合材料体系起到一定的增强作用;在受到一定时间的自然光照射后,纯聚乳酸材料和木纤维/聚乳酸材料的弯曲性能和拉伸性能均有显著降低,含有木纤维的复合材料强度降低较少。     

杨木纤维尺寸对环氧树脂复合材料力学性能的影响

由木材剩余物杨木枝桠材为原料,制得杨木纤维的化学机械浆后,经直接烘干和溶剂置换两种不同的后续处理方法得到不同尺寸杨木纤维(PWF),再与环氧树脂E51经热压成型制备PWF增强环氧树脂(PWF/E51)复合材料。通过PWF微观形貌与尺寸分析,结合PWF/E51复合材料冲击断面微观形貌分析,探讨了PWF尺寸对PWF/E51复合材料力学性能的影响。研究结果表明:PWF尺寸对增强环氧树脂复合材料力学性能有较大影响,随PWF长径比增大,复合材料的冲击强度和弯曲强度均先增大后减小,其中溶剂置换处理的PWF/E51复合材料(长径比值14.8)力学强度最佳,冲击强度7.1 kJ/m²,弯曲强度68.2 MPa。此外,经溶剂置换处理的PWF/E51复合材料的力学强度较直接烘干处理有所提高。     

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。     

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/麻/PP纤维含量对复合材料性能的影响

采用无纺织气流成型织坯再热压的工艺,研究汽车内饰用木/麻/PP纤维三元复合材料中,3种纤维含量对复合材料性能的影响.研究结果表明,增加PP纤维含量,可以提高复合材料的静曲强度和耐水性;麻纤维含量增加对提高材料的强度影响显著,但耐水性略有下降.当PP纤维含量为40%、麻纤维为30%、木纤维30%时,复合材料的性能较佳.     

竹/木纤维配比对竹/木/聚丙烯纤维复合材料性能的影响

在聚丙烯纤维比例为50%的条件下,采用不同竹/木纤维配比制备竹/木/聚丙烯纤维复合材料,考察竹纤维用量对复合材料物理力学性能和微观形貌的影响。结果显示:随着竹纤维用量增加和木纤维用量减少,复合材料的耐水性能增强,力学性能则呈先升后降的趋势,竹纤维用量为25%时力学性能达到最大;试验确定优化竹/木纤维配比为m(竹)∶m(木)=25∶25,复合材料的性能满足TL 52448-1998《天然纤维成型材料热塑性增强材料要求》的要求。     

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。     

木质素纤维改性对空心微珠/环氧树脂复合材料性能影响

以木质素纤维(LF)为改性剂,对空心微珠(HGB)/环氧树脂(EP)复合材料进行改性,制备木质素纤维(LF)/空心微珠(HGB)/环氧树脂(EP)三元复合材料。分析了不同LF含量下复合材料的应力-应变曲线,并根据材料破碎区域的SEM照片,分析了LF提升复合材料压缩性能的原因。结果表明:当加入3 wt%LF时,LF能较好地延缓材料裂纹的扩展,从而提升材料的压缩性能。改性后的材料压缩强度、压缩模量与回弹率分别达到65.97 MPa、1.31 GPa和81.3%,与改性前的材料相比提升了28.3%、37.4%和31.7%。     

热处理对竹基纤维复合材料性能的影响

为拓展竹基纤维复合材料的应用领域,对慈竹纤维化单板进行热处理,探讨蒸汽压力和热处理时间对竹基纤维复合材料性能的影响.结果表明:经过热处理,竹基纤维复合材料的尺寸稳定性改善;随着蒸汽压力的增大和热处理时间的延长,材料的静曲强度和水平剪切强度显著降低,弹性模量则呈现先增后减的趋势.在保证材料性能的前提下,建议根据产品需求来选择适宜的热处理工艺.     

竹节对竹基纤维复合材料性能的影响

以梁山慈竹和毛竹的纤维化单板为原料制备竹基纤维复合材料,根据纤维化单板上的竹节、节间在板坯中的不同位置,制备节部材、节间材及节部与节间交互铺装的混合材。板材性能检测结果显示:节部材的耐水性能和水平剪切强度表现最好,抗弯、抗拉和抗压强度最差;节间材的性能与其相反。在实际生产铺装纤维化单板时,应尽可能使各层单板间竹节错开配置,避免重叠。     

热处理对竹基纤维复合材料性能的影响

毛竹竹材的纤维化单板经高温处理后,热压制备成竹基纤维复合材料(BFC).分析热处理对纤维化竹单板化学性能的影响及热处理对BFC表面颜色、尺寸稳定性、力学性能的影响.结果表明:纤维化竹单板经热处理后,其综纤维素和d-纤维素的含量相对于未处理材显著降低,其中半纤维素含量降幅最大;热处理后竹材的pH值相对于未处理材显著降低,碱缓冲容量显著增大,而酸缓冲容量降低.由纤维化竹单板经热处理后制备的BFC,表面颜色变深,吸水厚度膨胀率和吸水宽度膨胀率相对于未处理材显著降低,尺寸稳定性得到改善;材料的静曲强度和水平剪切强度相对于未处理材显著降低,且随着蒸汽压力的增大和热处理时间的增长呈逐渐降低的趋势,而弹性模量变化不显著.     

杨木纤维/无机纳米Al_2O_3复合材料的阻燃性能

采用锥形量热仪法研究了杨木纤维/无机纳米Al2O3复合材料的点燃时间、热释放速率、总热释放量、有效燃烧热、质量损失速率等。实验结果表明,通过无机纳米Al2O3改性后,点燃时间延长了1倍;45 s和175 s出现的热释放峰值明显减弱,热释放速率明显降低,平均热释放速率下降了38%,热释放速率峰值下降了25%;总释放热下降了38%;175 s的放热峰出现前,其有效燃烧值略低于空白纤维板材,并且两者都比较平缓;质量损失与燃烧时热释放速率同步。     

杨木纤维/无机纳米Al2O3复合材料的阻燃性能

采用锥形量热仪法研究了杨木纤维／无机纳米Al2O3复合材料的点燃时间、热释放速率、总热释放量、有效燃烧热、质量损失速率等。实验结果表明,通过无机纳米Al2O3改性后,点燃时间延长了1倍;45s和175s出现的热释放峰值明显减弱,热释放速率明显降低,平均热释放速率下降了38％,热释放速率峰值下降了25％;总释放热下降了38％;175s的放热峰出现前,其有效燃烧值略低于空白纤维板材,并且两者都比较平缓;质量损失与燃烧时热释放速率同步。     

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%。     

密度对寿竹竹基纤维复合材料性能的影响

为开发竹材人造板新产品,利用4～5年生寿竹为原料,采用热压生产工艺制备竹基纤维复合材料,并分析复合材料密度对其物理和力学性能的影响。结果表明:随着密度增加,复合材料厚度方向上的吸水膨胀率增加,宽度方向的吸水膨胀率下降,力学性能逐渐增加。