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。     

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。     

增容处理对废PE木塑复合材料性能和结构的影响

采用熔融共混法制备二次植物纤维／废渣粒子混杂增强废地膜木塑复合材料,考察了增容剂马来酸酐接枝聚乙烯（PE—g—MA）对废地膜混杂木塑复合材料性能和结构的影响。研究表明,PE—g-MA是共混体系的良增容剂,PE—g—MA的加入显著提高了共混体系的力学性能。ATR和DSC分析表明,PE—g—MA的加入有效改善了混杂共混物的界面粘着力,提高了基体的结晶程度。     

热致液晶共聚酯增强竹塑复合材料的力学和热性能

与热塑性聚合物相比,热致液晶聚合物(TLCP)具有更低的黏度和更高的结晶度,以及更好的力学性能,有望用于增强竹塑复合材料(BPC)。利用不同质量分数的热致液晶聚合物(对羟基苯甲酸/2-羟基-6-萘甲酸共聚酯,HBA/HNA)作为增强相,马来酸酐接枝聚丙烯作为界面相容剂,通过熔融共混增强等规聚丙烯(PP),并以增强PP作为基体制备了竹粉质量分数为55%的BPC。通过力学测试、动态力学分析、差热分析、X射线衍射、蠕变分析、热重分析和热机械分析等方法,研究了HBA/HNA对BPC力学性能、结晶行为、蠕变行为和热稳定性的影响。结果显示,当HBA/HNA质量分数为PP质量的3%时,BPC的冲击强度和弯曲强度分别提高了35%和10%,而过高的HBA/HNA质量分数会降低增强效果。HBA/HNA未改变PP基体的晶型,但显著提高了PP的结晶温度、结晶速率和结晶度。刚性HBA/HNA限制了PP基体分子链的运动、滑移和取向,从而提高了30℃时BPC的抗蠕变能力。HBA/HNA的加入降低了BPC在30～60℃时厚度方向上的线性热膨胀系数和热膨胀率,提高了BPC的热稳定性。因此,通过HBA/HNA改性PP是提升BPC性能的有效方法。     

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。     

马来松香对木粉/HDPE复合材料流变性质的影响

用马来松香对木粉进行流动性能改善处理,与高密度聚乙烯(HDPE)熔融复合,挤出成型制备木粉/HDPE复合材料(WF-HDPE).利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X-射线光电子能谱(XPS)技术,分析经马来松香改性前后木粉表面官能团的变化和元素的变化,采用旋转流变仪研究.WF-HDPE的流变行为.FrIR与XPS分析表明,马来松香分子中的酸酐基团与木粉表面的羟基发生了酯化反应,并且马来松香是以单酯的形式接枝到木粉表面,同时产生一游离羧基.WF-HDPE流变学研究表明:复合材料的复合黏度(η*)、储能模量(G′)和损耗模量(G″)随马来松香用量的增加先减小后增大最后减小,但体系的黏度和模量总体呈下降趋势,木粉经马来松香改性后复合熔体的流变性能显著改善,这不仅有利于提高复合材料的成型加工效率,而且适当的马来松香处理也能够提高复合材料的拉伸强度和弯曲强度,后者被静态力学试验结果所证实.     

纳米CaCO_3对其改性木塑复合材料动态流变性能研究

通过超声波分散改性技术对硅烷偶联剂KH570改性的纳米碳酸钙进行表面改性制备了改性纳米碳酸钙,采用熔融共混法制备了木纤维(WF)/聚丙烯(PP)/纳米碳酸钙三元复合材料。使用ARES旋转流变仪系统研究了复合材料的动态流变性能。结果表明:扫描频率、温度及纳米Ca CO3含量均会对体系的流变性能产生影响。随着扫描频率的增大,体系的储能模量G′与损耗模量G″越大,而复数粘度η*则减小,温度升高时复数粘度和松弛时间降低。当纳米Ca CO3加入量≤15%(质量分数)时,随着纳米Ca CO3含量的增加,WF/PP/纳米Ca CO3复合材料的储能模量、损耗模量和复数黏度逐渐增加且均高于WF/PP,当纳米Ca CO3加入量15%(质量分数)时,反而呈下降趋势。     

纳米纤维素晶须与聚烯烃弹性体协同增韧增强聚丙烯三元复合材料性能研究

通过羧基化纳米纤维素晶须(NCW)与溴代烷反应得到烷基化纳米纤维素晶须(D-NCW),再使其与反应型弹性体酯化剂POE-MAH接枝反应得到表面POE接枝的纳米纤维素晶须(POE-NCW)分散液;然后采用溶液浇铸法制备POE-MAH/(D)POE-NCW作为加工母粒,最后与PP熔融共混得到三元纳米复合材料。为表征改性前后NCW的形貌与性质,作者测试了复合材料的微观结构、结晶性能、热稳定性和力学性能。结果表明:NCW表面极性和在非极性溶剂的分散性有明显改善;POE-NCW与弹性体形成包覆结构,而D-NCW与弹性体相互独立且存在团聚现象。与空白组PP/POE及只添加D-NCW相比,PP/POE-MAH/POE-NCW的结晶性能、动态机械性能均有明显提高,拉伸强度及耐热变形温度在POE-NCW质量分数为2%时达到最佳,分别相对提升了60%和13℃。     

新型木塑复合材料成型工艺的研究

木塑复合材料是以木材或各种木质纤维素纤维材料为基体 ,通过与塑料以不同复合途径形成的一种新型材料。文章介绍了平压法木塑复合材料成型工艺 ,研究了成型过程中板坯的流动性和粘结性 ,探讨了塑料与木质碎料的混合比对木塑复合材料力学性能的影响。结果表明将塑料先加入一定量的木粉或将木质材料与混炼后的塑料混合后压制成型 ,材料可以具有良好的力学性能     

剑麻纤维/聚丙烯木塑复合材料耐磨性能研究

采用熔融共混、模压成型方式制备剑麻纤维(SF)/聚丙烯(PP)木塑复合材料,探讨剑麻纤维对复合材料耐磨性能的影响;考察SF的表面处理方式、用量以及同玻璃纤维(GF)混杂增强与复合材料耐磨性能的关系;通过扫描电镜(SEM)对复合材料磨损的表面形态结构进行了研究。结果表明:SF的表面处理方式和用量对材料耐磨性能有一定影响;SF与GF混杂后材料的耐磨性能随SF用量的增加而增加;纯PP树脂的摩擦以磨粒磨损和粘着磨损为主,SF/PP复合材料磨损以磨粒磨损为主,SF/GF/PP复合材料的磨损是磨粒磨损和粘着磨损共同承担的结果。     

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%。     

PET/PTT共混合金等温冷结晶动力学研究

采用差示扫描量热仪(DSC)研究了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)共混合金的冷结晶性能,并用Avrami方程研究了共混合金的等温冷结晶动力学.结果表明,在不同温度下,PET/PTT共混合金具有相似的结晶行为；但随着冷结晶温度的升高,共混合金的结晶速率增大,达到一定的相对结晶度所需要的时间缩短；PTT中加入少量PET组分,会使结晶速率减小,不利于形成结晶；Avrami指数都大于4且为非整数,说明在冷结晶条件下,共混合金具有复杂的成核方式和生长维度.     

三种塑料与木纤维复合性能的研究

选用线性低密度聚乙烯(LLDPE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)为原料,以2种比率与木纤维复合,用热压法制备了3种木塑复合材料,分析了塑料种类对复合材料的物理力学性能的影响.结果表明,LLDPE与木纤维的复合性能最好,其复合材料的抗冲击性好,但弯曲强度和弹性模量最低;PS与木纤维的复合性最差,其复合材料抗冲击性很差,但弯曲强度和弯曲弹性模量高;木纤维与PP复合材料的综合性能最佳.由此提出用LLDPE与PS共混改性制造木/塑复合材料的设想.     

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。     

偶联剂对木塑复合材料耐久性能的影响

研究了马来酸酐接枝聚丙烯(MAPP)对木塑复合材料的吸水性、耐白腐性、耐褐腐性等性能的影响。试验表明,添加MAPP的木塑复合材料的饱和吸水率小于未添加MAPP复合材料的饱和吸水率,但均远远小于木材的饱和吸水率;MAPP的酐官能团和毛白杨木粉的羟基发生了酯化反应,减少了羟基数量,从而抑制了吸水后的厚度膨胀;木塑复合材料的耐白腐性和耐褐腐性远远高于毛白杨,木塑复合材料表面孔洞随木粉含量的增加而增多,菌丝覆盖且表面更加不平整,耐白腐性和耐褐腐性降低。     

原料配方对木塑复合材料热稳定性的影响

为确定原料配方对木塑复合材料(WPC)热稳定性的影响,采用差示扫描量热法,以氧化诱导时间(OIT)和氧化诱导温度(OIT*)为衡量指标,研究了抗氧化剂种类、用量及木粉的用量对聚丙烯(PP)/木粉复合材料热稳定性的影响。结果表明,未添加抗氧剂时,复合材料的OIT和OIT*分别为2.9 min和228.4℃,添加抗氧剂1024和1010均可明显改善复合材料的热稳定性,且抗氧剂1024的效果略优于1010;选用1010和168以1∶1混合的复配抗氧剂时,随着抗氧剂用量的增加,复合材料热稳定性明显增强,但其较佳用量为复合材料总质量的0.3%,此时,复合材料的OIT和OIT*分别增至28.2 min和250.8℃。木粉含量较小时,其对PP/木粉复合材料热稳定性的影响不明显,而当木粉含量由45%增至60%时,复合材料的热稳定性略有增强。     

木粉增强P34HB生物复合材料的制备及其结构性能表征

【目的】通过木粉纤维增强生物塑料聚3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯(P34HB),为生物复合材料的理论研究和生物可降解塑料的广泛应用提供科学依据和理论支持。【方法】以毛白杨木粉和P34HB为原料,采用共混热压法制备P34HB/木粉生物复合材料,基于电子扫描显微镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)、热重分析(TGA)、傅里叶红外光谱(FTIR)、动态热机械分析(DMA)和力学性能分析等手段对其结构和性能进行表征。【结果】随着木粉含量增加,生物复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和弯曲强度先增加后减小,冲击强度逐渐下降,拉伸强度、弹性模量和杨氏模量分别增加89%、59%和103%,储能模量E′逐渐增加,tanδ峰值先下降后上升。生物复合材料的高频率模量大于低频率模量,动刚度比静刚度好。相比P34HB,生物复合材料的热分解区间变宽,热解速率变慢,热解剩余质量增加。【结论】随着木粉含量增加,P34HB分子链运动受阻,生物复合材料的储能模量和脆性增大;同时,木粉纤维的成核作用诱导P34HB形成结晶度高、层状结构发达的横晶层,木粉与P34HB之间界面结合力增强,力学性能和热稳定性明显提高。综合考虑,P34HB/木粉生物复合材料的最佳木粉加入量为50%。     

木塑复合材料热变形温度研究

以现有木塑工厂生产配方为基础,通过改进配方,采用熔融共混方法对木塑复合材料的耐热性进行研究.结果表明:在原有木塑厂生产配方基础上,基体树脂聚乙烯回料用量减少15％,同时添加10％的共聚型聚丙烯新料和5％玻纤,工业化放大生产制得的木塑复合材料热变形温度从61℃提高到99℃;弯曲强度从25 MPa提高到32 MPa;冲击强度从3.5 kJ/m2提高到3.7 kJ/m2,且生产成本并未明显提高.     

热氧老化和水浸渍对木粉/HDPE和稻壳粉/HDPE两种复合材料性能的影响

木粉和稻壳粉是制备木塑复合材料(WPC)常用原料。WPC在使用过程中经常受到热和水分的影响,笔者对比研究了稻壳粉/HDPE和木粉/HDPE两种复合材料经历热氧老化和长时间水浸渍后性能的变化规律。结果表明:木粉/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料的弯曲强度和弹性模量都大于稻壳粉/HDPE的;随着热氧老化或水浸渍处理时间的延长,复合材的挠曲性能下降,其中木粉/HDPE复合材的弹性模量下降最为迅速;复合材料表面明度值随着热处理时间的延长而减小,说明颜色变暗,稻壳粉与木粉填充的复合材之间差别不大。通过光学显微镜观察发现,HDPE与稻壳粉或木粉之间都有缝隙存在,为水分和氧气的进出提供了通道。     

针状木纤维/HDPE复合材料的力学性能

采用一步法连续挤出技术将杨木针状纤维与高密度聚乙烯(HDPE)进行熔融复合制备木塑复合材料(NF-WPC).用正交试验法分析纤维尺寸、纤维添加量、偶联剂含量和润滑剂含量4个因子对NF-WPC力学性能影响的显著性;用扫描电子显微镜观察分析NF-WPC中木纤维与HDPE的界面结合状况;提出优化的工艺配方并与相同木材含量的木粉/HDPE复合材料进行对比研究.结果表明:针状木纤维的含量对NF_WPC冲击强度影响显著,对弯曲性能和拉伸性能的影响高度显著;偶联剂马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE)的添加量对NF_WPC的拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度影响显著;在本文的试验范围内,木纤维尺寸和润滑剂石蜡的含量对NF-WPC力学性能的影响不显著.确定的优化工艺配方为:木纤维长度为3～4mm、长径比为8～11,木纤维含量60%,MAPE含量4%,石蜡含量0.3%;采用优化工艺制备的NF_WPC的弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、拉伸模量和冲击强度分别为58.7 MPa、3.0 GPa、39.6 MPa、4.0 GPa和12.7 kJ·m-2.除冲击韧性略低外,用优化工艺配方制备的NF_WPC其他力学性能均高于用同比例木粉制备的木塑复合材料.