三种竹粉—聚乳酸(PLA)复合材料的物理力学性能及相容性研究

以聚乳酸(PLA)、竹粉为主要原料,通过双螺杆挤出工艺制备竹粉—聚乳酸(PLA)复合材料,研究了不同目数的竹粉及马兰酸酐接枝前后竹粉对竹粉—聚乳酸(PLA)复合材料的物理力学性能及相容性的影响。结果表明:同40目竹粉相比,采用100目竹粉、经马兰酸酐接枝后的竹粉制备的竹粉—聚乳酸(PLA)复合材料物理力学性能更高、同时流动性得到明显改善,主要原因是由于100目竹粉及经马兰酸酐接枝后,竹粉和聚乳酸(PLA)相容性得到明显提高。     

聚乙二醇对表面改性CNF/PLA复合材料性能的影响

目前,溶液浇铸法制备纳米纤维素/聚乳酸复合材料,常将纳米纤维素直接加入聚乳酸,导致制备的复合材料各项机械性能普遍降低。为了改善其机械性能,笔者采用聚乙二醇2000作为塑化剂处理纳米纤维素,制备聚乳酸/纳米纤维素/聚乙二醇三相复合材料。通过对复合材料的微观形貌观测,力学性能分析和热稳定性分析来确定聚乙二醇的影响机制。试验结果表明,添加2%～4%聚乙二醇2000的三相复合材料的拉伸强度、撕裂强度与断裂伸长率得到了提高,材料的热稳定性相对纯聚乳酸发生了下降。而随着聚乙二醇含量逐渐增加至8%,材料的拉伸强度、撕裂强度与断裂伸长率都出现了降低,而其热稳定性回升,复合材料的玻璃化转化温度(TG)大约提升了5～6℃。同时,研究发现保持一定的聚乙二醇/纳米纤维素添加比例可获得分散均匀、性能优良的复合材料,团聚现象明显减少。综上,经过一定量的聚乙二醇2000表面改性可促进纳米纤维素在聚乳酸中的均匀分散,从而增强复合材料的综合机械性能。     

木粉/聚乳酸3D打印线材的制备与性能分析

以木粉和聚乳酸为主体原料,硅烷类 KH560 等为偶联剂,PE 蜡 + 硬脂酸锌、甘油为润滑剂, 制备出木粉 / 聚乳酸 3D 打印用线材。对不同组合条件下制备出的线材其微观构造、热稳定性、官能团变 化以及拉伸强度进行了分析。结果表明,木粉粒径为 80-100 目时较为合适,铝钛酸酯 α（AlTi-α）型 对木粉表面改性效果较好,甘油对二者界面相容性的效果好于 PE 蜡 + 硬脂酸锌。木粉含量为 20%、PLA 含量为 75%、铝钛酸酯 α 型加入量为 1.5%,甘油加入量为 3.5% 时制备出来的线材,拉伸强度可达到 18.97 MPa。木粉 / 聚乳酸 3D 打印线材可生物降解,性能可控,具有广阔的应用前景。     

竹塑微发泡复合材料的制备及其性能的初步研究

竹塑微发泡复合材料是一种新型的环保材料,其产业化有利于资源综合利用和循环经济的发展.初步确定了竹塑微发泡复合材料产业化生产的配方、设备及工艺流程,并在此基础上制备了复合材料,测试了复合材料的物理力学性能.结果表明:本文采用的配方、设备及工艺流程是基本可行的,复合材料的有关性能指标均已达到相关标准的要求.该研究对竹塑微发泡复合材料的产业化生产具有一定的指导意义.     

竹粉含量及粒径对竹塑复合材料性能的影响

以竹粉和高密度聚乙烯为原料,通过混炼、平板热压制备竹粉/HDPE复合材料,研究竹粉含量和粒径大小对复合材料的吸湿、吸水性以及力学性质的影响.试验结果表明:随着竹粉添加量的增加,竹塑复合材料的吸湿、吸水性能也逐渐增大,同时,当竹粉粒径变小时,复合材料的吸湿、吸水性能也增大;复合材料的冲击强度随着竹粉含量的增加而减小,而拉伸强度与弯曲强度随着竹粉含量增加而增大,但当竹粉含量超过50％,这些强度反而降低;随着竹粉粒径增大,抗冲击强度逐渐降低,而拉伸强度与弯曲强度增大,但当粒径超过180μm时,这两个强度则开始下降.     

纳米CaCO3对木纤维增强生物可降解复合材料力学性能的影响

为探索纳米CaCO₃对增强生物可降解复合材料力学性能的影响,采用混炼、注射成型工艺制备纳米CaCO₃改性木纤维/聚乳酸复合材料,研究了纳米粒子添加量（1wt%,2wt%,3wt%,4wt%）及粒子预处理（偶联剂,硬脂酸,偶联剂-硬脂酸）对材料拉伸性能与冲击性能的影响。随着CaCO₃添加量增加,复合材料力学强度先增大后减小,质量分数2%时材料拉伸强度和冲击强度分别提高8%与20%,粒子的增韧效果明显。预处理不仅能增强木纤维与聚乳酸的结合,也提高了纳米粒子分散性,增强材料整体力学性能。纳米粒子在聚合物基体中的分散性及其与聚合物界面结合是影响材料性能的关键。     

毛竹纤维表面化学改性对竹塑复合材料力学性能的影响

采用Na OH、Na2Si O3和Na HSO3三种溶液对毛竹(Phyllostachys heterocycla cv.pubescens)纤维进行表面改性,并利用改性竹纤维生产竹塑复合材料,比较分析复合材料力学性能、热稳定性等性质。结果表明,化学改性后竹纤维在聚氯乙烯(PVC)中的分布更加均匀,竹纤维PVC复合材料界面相容性增加;随着改性溶液按0.5%、1%、2%、5%、10%的处理浓度增加,PVC基复合材料拉伸强度、静曲强度和弹性模量分别呈现先增大后减小的趋势,5%Na2Si O3处理的PVC基复合材料拉伸强度达到最大值,2%Na OH处理的PVC基复合材料静曲强度最大,5%Na OH处理的PVC基复合材料弹性模量最大;当处理溶液的p H值在13.3~13.5时,制备的PVC基复合材料的拉伸强度、静曲强度、弹性模量均达到该处理条件下的最大值。     

水性聚丙烯酸酯乳液改性木粉/聚乳酸复合材料的吸水性

通过种子乳液聚合法合成了一种水性聚丙烯酸酯乳液,用于改性木粉。将改性的木粉与聚乳酸复合制备了木粉/聚乳酸复合材料,对复合材料的吸水性能进行了研究。结果表明,木粉经过改性后表面覆盖了一层致密的聚丙烯酸酯,能够有效降低木粉的亲水性。复合材料在经过改性之后吸水性和吸水厚度膨胀率均下降,说明聚丙烯酸酯乳液能够改善木粉和聚乳酸之间的界面相容性。本实验中,添加4%聚丙烯酸酯乳液的效果最优,其极限吸水率和吸水厚度膨胀率结果为10.6%和12.5%。     

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。     

木塑复合3D打印耗材制备研究进展

3D 打印 (3D printing, 3DP) 起源于 20 世纪 80 年代,是一种节材、节能的新兴增材制造技术, 其原理是分层制造、逐层叠加,近年来受到社会的广泛关注。文章简要介绍了 3D 打印技术的分类和常用 3D 打印材料种类,重点综述了近年来专用于 3D 打印的木塑复合材料的研究现状,指出了目前 3D 打印 用木塑复合材料存在的主要缺陷。     

竹塑复合材料界面改性研究

竹塑复合材料作为复合材料研究热点领域,具有较高的商业附加值与更为突出的环保意义。竹塑复合材料的界面改性一直是困扰竹塑复合材料发展的一大难题,也是这一领域的研究热点。基于构成竹塑复合材料的界面构成体系,界面改性可以通过竹纤维的表面进行预处理、加入界面相容剂与改进加工工艺这3个方面进行。文中综合国内外研究现状,从这3个方面概述了竹塑复合材料界面改性技术的发展。     

竹塑复合材料地板基材模压成型工艺参数优选

通过试验研究对竹塑复合材料地板基材模压成型工艺参数进行选择。结果表明,采用竹塑配比5∶5、板坯密度0.9g.cm-3、热压温度170℃、热压时间10min的工艺参数模压成型生产竹塑复合材料地板基材,其主要物理力学性能达到了我国现有的“浸渍纸层压木质地板”优质材执行标准(GB/T18102-2000)中的技术指标要求。     

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。     

竹塑复合材料的制备工艺及其性能研究

以竹粉和高密度聚乙烯(HDPE)为主要原料,通过造粒、模压工艺制备竹塑复合材料,研究竹塑配比、相容剂用量、热压温度和热压时间对板材物理力学性能的影响.试验结果表明:相容剂用量和热压温度对板材力学性能影响显著,随着相容剂用量和热压温度的提高,板材各项力学性能呈上升趋势.综合生产成本、效率和节能等因素,确定最优工艺参数为竹塑配比7:3、相容剂用量6％、热压温度180℃、热压时间12min.     

基于响应面法的松木粉/TPS复合材料制备工艺优化

以松木粉和热塑性淀粉(TPS)为主要原料,PE为胶黏剂,AKD为改性剂,利用响应面Box-Behnken试验设计方法研究不同松木粉含量、模压温度、保压时间、模压压力对松木粉/TPS复合材料主要力学性能的影响,分析优化模压制备工艺。结果表明：松木粉/TPS复合材料较佳的模压制备工艺参数为：松木粉含量42%,模压温度151℃,模压压力14 MPa,保压时间11.2 min。在此条件下制备的松木粉/TPS复合材料的弯曲强度、拉伸强度和冲击强度分别为15.7、7.41 MPa和3.43 kJ/m²,与响应面预测值的误差均在6%以内,该模型预测的响应变量可信度高。     

杨木粉/聚乳酸3D打印复合材料的性能研究及工艺分析

制备得到添加不同弹性体的杨木粉/聚乳酸复合线材,再通过熔融沉积成型技术打印成型。对复合材料的力学性能和流变性能进行测试,研究弹性体的种类对复合材料的影响,并分析复合材料在打印过程中的优势和问题。结果表明:聚己内酯(PCL)、热塑性聚氨酯弹性体(TPU)的添加可提高复合材料的冲击强度,但拉伸强度、弯曲强度性能降低。复合材料的复数黏度与频率成负相关,存在剪切变稀现象。添加弹性体后,复合材料的复数黏度、储能模量和损耗模量增大。可见,添加PCL的复合材料能获得相对较好力学性能和增韧效果。对制品的误差进行分析,XY方向上误差小。此技术能打印的最大斜角为无限接近于arctan(分层尺寸/线径),可实现精度要求较高的榫卯拼接和较复杂的镂空。     

木质素纤维改性对空心微珠/环氧树脂复合材料性能影响北大核心

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%。     

不同材料增强苄基化木粉复合材料的制备

研究了球磨胡桑木粉苄基化改性后的增重率与材料热塑性以及力学性能的关系。随着增重率的增加,即胡桑木粉苄基化反应程度的提高,产物的热塑性变好,但材料的拉伸强度和弯曲强度增加到一定程度后,反而随着增重率的增加而下降。以胡桑木粉苄基化产物为基体,分别以球磨胡桑木粉、蒙脱土为增强材料进行共混制备复合材料,探讨增强材料与木粉苄基化产物基体的质量比对复合材料力学性能的影响。试验结果表明,复合材料的力学性能优于胡桑木粉苄基化产物,其拉伸强度和弯曲强度随增强材料质量分数的增加而先增加后降低。     

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。     

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。