木塑复合材料改性研究进展及应用前景

总结了国内外在PP、PE、PVC基木塑复合材料化学改性方面研究的新进展,阐述了木塑复合材料广阔的应用前景和巨大的市场潜力,并提出了今后木塑复合材料发展的方向,为今后木塑复合材料的研究积累了经验并奠定一定的理论基础,为木塑复合材料能更好地应用创造一定的理论条件.     

木塑复合材料界面化学改性研究进展

木塑复合材料是一种用途广泛的新型材料。介绍了国内外木塑复合材料界面化学改性研究进展,包括加入相容剂、加入偶联剂、接枝共聚改性等,并且提出了木塑复合材料界面改性今后的研究方向,为木塑复合材料的后续研究和应用提供了一定的理论基础。     

木塑复合材料界面改性方法研究进展

自1983年美国生产了第1批木塑复合材料(WPCs)以来,作为一种最具潜力的复合材料,木塑复合材料在建筑和结构应用方面都引起了人们极大的兴趣,其应用不仅可以减小环境污染,而且还可以缓解石油危机。热塑性树脂和植物纤维之间相容性的差异直接影响了木塑复合材料综合性能的提高。文中概述了木塑复合材料界面处理方法的最新研究进展,并对其超/亚临界流体处理方法的优缺点进行了分析和探讨。     

杂交狼尾草木塑复合材料的制备及性能研究

以杂交狼尾草为原料制备木塑复合材料,采用木粉改性剂对狼尾草秸杆粉进行部分降解实现狼尾草秸杆粉的改性,改善木塑复合材料制备中材料的流动特性.改变木粉改性剂的添加量和狼尾草秸杆粉与塑料的配比,测试成型复合材料的物理力学性能.研究表明,木粉改性剂的加入对材料的抗弯、抗拉、阻水性能影响显著.随着粉/塑比的提高,材料的密度、表面硬度、抗弯性能都随之增加,抗拉性能和阻水性能则随之下降.综合来看,在粉/塑比5:5、5%木粉改性剂处理的情况下,材料的综合性能最优.     

木塑复合材料功能化改性研究进展

木塑复合材料(WPC)是采用木质材料和塑料加工制备而成的一种绿色、环境友好新型材料,具有强度高、力学性能好、可循环使用及成本低等优势,被广泛应用于建筑材料、室内装饰材料、包装及运输材料和文化体育等领域。WPC不仅解决了废弃木质纤维材料综合利用率低及处理废弃木质纤维材料带来的环境污染等问题,而且有助于缓解废旧塑料引发的\"白色污染\"等重大环境问题,是废弃木质纤维和废旧塑料再生利用的一个趋势,具有广阔的市场空间和应用前景,已成为当今木质材料和塑料加工领域的研究热点之一。然而,WPC中的木质材料和塑料都是易燃物质,且燃烧产生的烟易造成人员伤亡;WPC使用过程中容易受到自然环境的影响,显著降低其物理力学性能及耐久性能;同时,由于WPC中含有木质材料,使用过程中容易遭受微生物的侵袭和破坏,导致材料变质而影响使用,甚至危害人体健康。以上缺陷严重影响其使用范围和使用寿命。近年来,研究者们致力于改善WPC的阻燃抑烟、耐老化、耐候及抗菌性能,取得了显著的成果。在实现阻燃抑烟、耐老化、耐候和抗菌功能化WPC时应用较为广泛的方法包括添加改性剂、对木质材料或塑料基体进行预处理、对WPC表面进行改性处理等。由于添加改性剂和对WPC进行表面处理具有操作简单、成本低等优势,已成为实现WPC功能化最常用的方法,可广泛用于WPC的加工。常用的阻燃抑烟剂包括聚磷酸胺(APP)、次磷酸铝(AHP)、纳米金属化合物、金属氢氧化物及含氮磷化合物等,耐老化剂、耐候剂包括受阻胺光稳定剂、紫外吸收剂、紫外线稳定剂及颜料等,抗菌剂包括纳米二氧化钛、纳米粘土、硼酸锌等。WPC表面改性处理主要是表面涂刷功能性涂料或接枝功能性试剂。目前,WPC的功能化研究集中于单一功能的增强,多功能的WPC有待进一步研究。WPC功能化改性是拓宽其应用范围、延长使用寿命和提高安全使用性能的关键。本文综述了WPC阻燃抑烟改性、耐老化和耐候改性及抗菌改性等功能化改性的研究进展,介绍了WPC的阻燃抑烟、耐老化、耐候及抗菌性能等功能表征手段,并对其发展趋势进行了展望,提出了WPC功能化改性亟待解决的难题。     

不同增容剂对HDPE基木塑复合材料力学性能的影响

研究了4种不同增容剂对HDPE基木塑复合材料力学性能的改善效果.比较并分析了不同增容剂用量对复合材料性能的影响.结果表明:不同增容剂对木塑复合材料的拉伸、弯曲等性能的改善程度存在较大差别,其中马来酸酐改性聚丙烯(MA-PP)的增容效果最佳.     

废PCB粉增强改性聚乙烯基木塑复合材料

通过裂解色谱-质谱、X射线荧光分析分析了废印刷电路板非金属粉末(简称废PCB粉)的基本性质,并研究了废PCB粉对废聚乙烯基木塑复合材料的增强改性效果。结果表明,废PCB粉中含有约33.99%的溴化环氧树脂、约61.26%的短玻璃纤维以及约1.29%的铜。适量的废PCB粉对聚乙烯基木塑复合材料的改性效果十分突出,当用20%的PCB粉取代木粉时,可明显改善木塑复合材料的热稳定性、加工性能及力学性能,在拉伸强度、弯曲性能基本保持不变的前提下,复合材料的冲击强度提高了31.5%。     

聚烯烃基阻燃木塑复合材料的研究进展

综述了近年来聚烯烃阻燃木塑复合材料的研究成果,总结了多种阻燃剂及协效剂对木塑复合材料的热稳定性、燃烧性能、机械性能等的影响。分析了阻燃木塑复合材料存在的不足并展望了未来。     

挤出成型PP木塑复合材料的力学性能与改性研究

以聚丙烯(PP)为塑料基体,以木粉为填料,并加入添加剂,用挤出成型法制备了PP基木塑复合材料(PP-WPC),研究了增韧剂、相容剂、偶联剂和颜料对WPC力学性能的影响。结果表明:随着增韧剂POE和EPDM加入量的增加,PP-WPC的冲击强度提高,但弯曲强度和弯曲模量有一定程度的降低,其中POE提高冲击强度的效果优于EPDM;适量加入相容剂或偶联剂能提高PP-WPC的弯曲强度和冲击强度,实验条件下相容剂MAPP最佳用量为8%,偶联剂KH570和KH171最佳用量为1%,其中相容剂提高强度的效果显著优于偶联剂;颜料的加入不同程度地降低了PP-WPC的力学强度,其降低程度顺序为:钛白粉>氧化铁黄>氧化铁红>炭黑。     

改性芳纶纤维增强木粉/高密度聚乙烯复合材料的力学性能

采用螺杆挤出机研究了添加连续芳纶纤维增强木粉/高密度聚乙烯（CAF-WF/HDPE）复合材料,为改善CAF与WF/HDPE复合材料界面相容性,分别采用磷酸和硅烷偶联剂处理纤维。对比表面处理前后的CAF形态分析显示,经过处理的CAF表面粗糙度增加;采用磷酸和硅烷偶联剂处理,纤维束从基体中的拔出强度分别提高了94.9%和77.6%,表明处理后的CAF与WF/HDPE复合材料的界面结合强度有所提高。对比WF/HDPE复合材料,在挤出成型过程中加入未处理CAF,CAF-WF/HDPE复合材料拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高了32.1%、35.1%、515.1%;CAF采用硅烷偶联剂处理后,CAF-WF/HDPE复合材料对应的力学性能分别提高了42.0%、37.4%、550.2%。动态力学分析表明:表面处理后CAF与WF/HDPE复合材料的界面相容性得到改善。      

天然植物纤维复合材料界面改性研究进展

天然植物纤维基复合材料性能优异,但天然植物纤维独特的结构性能,致使其与聚合物复合还存在诸多问题。提高天然植物纤维在聚合物基体中的分散性,增加纤维与聚合物基体的相容性对于提高天然植物纤维复合材料力学性能有着至关重要的作用。概述了天然植物纤维及其复合材料制备在界面改性方面的研究进展,总结了纤维改性对复合材料性能的影响,目前天然植物纤维改性处理的方法主要有热处理法、碱处理法、偶联剂法、酰化法、表面接枝法、复合处理法等。随着天然植物纤维改性研究的不断深入,天然植物纤维基复合材料应用前景将更加广阔。     

CNTs的表面改性及其在环氧树脂复合材料中的应用

首先采用浓硫酸/浓硝酸对多壁碳纳米管（MWCNTs）进行混酸氧化处理,再将氧化后的CNTs与DOPO改性后的硅烷偶联剂（DOPO-KH560）进行改性,制备了DOPO-KH560表面化学修饰的MWC-NTs。在此基础上,将改性前后的CNTs分散在环氧树脂体系中,制成样条,研究了处理前后样条力学性能的变化。材料表面结构的红外光谱（FT-IR）分析表明,CNTs混酸氧化成功,表面成功引入了羟基和羧基,而且DOPO-KH560成功接枝到酸化CNTs上。材料微结构的透射电子显微镜（TEM）观察表明,酸化后MWCNTs被截短,分散性变好,接枝DOPO-KH560后CNTs表面包覆了一层低聚物。对处理后的样条进行力学性能测试并用扫描电镜（SEM）分析观察断面形态的变化。结果表明,环氧树脂中加入CNTs,能有效地增加环氧树脂的韧性和强度,且加入原CNTs、氧化CNTs、改性后的CNTs时增强增韧效果逐渐增加,加入最终CNTs后环氧树脂的增强增韧效果最明显。     

聚丙烯纤维化学接枝改性增强水泥基复合材料的界面结合

以过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,采用二步化学接枝法对聚丙烯纤维进行接枝丙烯酸改性,利用正交分析法研究了引发温度、BPO浓度、接枝温度、接枝时间及丙烯酸(AA)浓度对纤维接枝率的影响,并评价了改性前后纤维与水泥基体的界面结合性能.结果表明:上述因素对纤维接枝率的影响大小为引发温度＞ BPO浓度＞接枝时间＞接枝温度＞AA浓度,最佳反应条件为引发温度90℃,BPO 4.50×10-2 mol/L,接枝时间60 min,接枝温度75℃,AA 1.4 mol/L,此时纤维接枝率达13.12％;经化学接枝改性后,聚丙烯纤维表面亲水性和粗糙度增大,与水泥基体的界面结合得到增强,纤维掺量为0.05％(体积分数)时,聚丙烯纤维增强水泥砂浆的抗开裂性能比增大了26.6％,抗塑性收缩开裂性能显著增强.     

氰酸酯／双马来酰亚胺树脂的增容改性研究

采用增容改性的思路，在共混树脂中加入小分子增容剂，通过减弱单体分子间结晶作用力的方法，改善双酚A型氰酸酯，4，4′-双马来酰亚胺基二苯甲烷（BADCy／BDM）共混体系的熔、溶工艺特性，得到了低熔点、能溶于丙酮等溶剂的改性树脂。随着BDM含量的变化，改性树脂在丙酮中的溶解性降低，熔点呈“V”字型变化，在n（BADCy）：n（BDM）=1：1时，出现最低溶点（45℃）。未固化树脂在较宽的温度范围内具有良好的稳定性，为树脂固化提供了较宽的工艺窗口。固化树脂在BDM含量为30％和40％时，呈现出两个玻璃化转变温度，而在50％含量时，只出现一个玻璃化转变温度。增容改性树脂的弯曲强度和冲击强度均高于纯氰酸酯树脂，且在BDM含量40％时出现最大值。     

改性透辉石增强聚乙烯复合材料的研究

采用硬脂酸和铝酸酯两种改性剂对超细透辉石粉体进行表面改性,通过接触角和活化指数评价表面改性效果,同时利用熔融共混塑化成型法制备透辉石/聚乙烯复合材料,探讨了不同偶联剂对复合材料力学性能的影响。用SEM观察了其在聚乙烯基体中的分散情况,用X射线衍射仪对复合材料的结晶状况进行了表征。结果表明,经过适当表面处理的透辉石可以通过共混均匀分散在聚乙烯中,粒子与基体界面结合良好,复合材料的力学性能得到一定的提高,从而降低生产成本。     

无压熔渗制备SiCp/Al复合材料的界面改性研究进展

研究表明,SiCp/Al间界面润湿性的好坏是采用无压熔渗法制备高体积分数SiCp/Al复合材料的最关键因素,也是影响复合材料性能的主要因素.本文从界面反应和界面润湿性角度出发,综述了近几年来国内外关于SiCp/Al复合材料的界面研究情况.     

表面改性对PVC/稻糠发泡复合材料的影响

研究了纳米CaCO3、硅烷偶联剂、甲基丙烯酸甲酯(MMA)改性稻糠对PVC/稻糠发泡复合材料性能的影响.结果表明:纳米CaCO3能改善稻糠的耐热性,用硅烷偶联剂处理稻糠的发泡复合材料冲击性能好于用MMA微波处理稻糠发泡复合材料;而用MMA微波处理稻糠的发泡复合材料在拉伸性能、弯弹性模量及加工性能优于硅烷偶联剂处理的稻糠发泡复合材料.