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。     

热可逆性共价交联木塑复合材料的制备及力学性能

为提高木塑复合材料（wood-plastic composites,WPCs）的力学性能,基于酯交换反应,以木粉、E51环氧树脂和邻苯二甲酸酐为原料,通过热压成型工艺制备热可逆性共价交联木塑复合材料（TRC-WPCs）,探究环氧与酸酐量比、热压工艺参数和循环加工对TRC-WPCs力学性能的影响。当环氧与酸酐的量比为1∶1,热压时间为30 min、热压温度为150°C、热压压力为12 MPa时,TRCWPCs的力学性能最优,其拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度和弯曲模量分别为47.3 MPa、9.3 GPa、79.2 MPa和8.9 GPa,比相同木粉含量的高密度聚乙烯基WPCs高出282%、204%、305%和245%;且循环加工后其弯曲强度和弯曲模量保持率为67.8%和84.2%,实现了TRC-WPCs的高强度化,并且高温下可循环加工。     

多种木质原料化学成分对比

以阔叶材、针叶材、农业废弃物、灌木、果木五类木质资源为研究对象,从中选取桉木、落叶松等11种木质原料,使用傅里叶红外光谱(FTIR)对样本进行检测分析,并参照国家标准,分别对原料中综纤维素、α-纤维素、木质素、乙醇抽提物以及灰分含量进行测定,比较原料化学组成之间的差异。结果表明,11种木质原料的红外谱图,在3 329~3 343、2 892~2 924、1 417~1 423、1 367~1 372 cm~(-1)和1 730 cm~(-1)处,均出现了共同的振动吸收峰。阔叶材、农业废弃物、灌木和果木在1 230 cm~(-1)和835 cm~(-1)附近处出现表征紫丁香基木质素的振动吸收峰;针叶材在1 270 cm~(-1)处出现表征愈创木基木质素的振动吸收峰。阔叶材综纤维素、纤维素和半纤维素含量较高,杉木的木质素含量最高,为33.87%,柠条的乙醇抽提物含量最高,为9.91%,稻壳的灰分含量最高,为17.43%,这为原料及其化学成分的合理利用提供了理论依据。     

木塑复合材料挤出成型流场的有限元分析

在不同螺杆转速和模具温度条件下制备木塑复合材料,采用旋转流变仪得到不同加工工艺流变参数。利用Polyflow有限元分析软件模拟分析挤出工艺对挤出成型流场的影响。结果表明,随着螺杆转速的增加,压力场波动变化并明显提高,挤出口模的速度场和剪切速率场均明显提高,黏度场逐渐降低,螺杆转速为20 r/min时压力相对平稳;模具温度对速度场和剪切速率场影响较小,但模具温度越高压力场越小。挤出成型流场的有限元分析结果与试验结果基本吻合。