聚乙烯/碱式硫酸镁晶须复合材料的研究

系统研究了碱式硫酸镁晶须(MHSH)对低密度聚乙烯(LDPE)性能的影响.实验结果表明,复合材料的拉伸强度、热氧化稳定性、阻燃性能和热变形温度随着MHSH含量的增加而显著提高.作为增强阻燃无机纤维,MHSH具有广阔的应用前景.     

PET短纤维/硅灰石晶须/硅树脂混杂材料的拉伸性能表征

研究了PET短纤维和硅灰石晶须混杂增强硅树脂复合材料的拉伸性能。结果表明,相对少量硅灰石晶须加入到PET/硅树脂体系中会降低PET纤维的增强效果,材料的拉伸强度降低,但当硅灰石晶须的加入量很多时,材料的拉伸强度反而会明显提高。笔者对硅灰石晶须的加入量对PET短纤维增强系数的影响进行了定量分析。     

杨木纤维尺寸对热压成型杨木纤维/高密度聚乙烯复合材料力学和蠕变性能的影响

采用热压成型法制备了4种不同尺寸, 即125~180 μm、180~425 μm、425~850 μm和850~2 000 μm的杨木纤维(PWF)/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料, 并对PWF/HDPE复合材料进行了弯曲性能测试、冲击性能测试、动态热力学分析(DMA)、24 h蠕变-24 h回复测试和1 000 h长期蠕变测试。结果表明:PWF的尺寸过大或者过小均不利于提高PWF/HDPE复合材料的弯曲性能, 增强效果最好的是425~850 μm PWF/HDPE复合材料, 其弯曲强度达到26.71 MPa, 弹性模量达到2.73 GPa;PWF长度从180 μm增加到2 000 μm, PWF/HDPE复合材料的抗冲击性能变化不大;125~180 μm PWF/HDPE复合材料的抗冲击性能较差;短PWF/HDPE复合材料的抗蠕变性能较差, 不适合在长期负载的条件下工作, 而850~2 000 μm的长PWF/HDPE复合材料的抗长期蠕变性能最好, 且回复率最高, 为78.46%;1 000 h形变仅为0.809 mm, 对比其他尺寸的PWF/HDPE复合材料1 000 h 形变的平均值降低了48.00%。      

高温作用对混杂纤维增强高延性水泥基复合材料拉伸性能的影响

高温是高延性水泥基复合材料(HDCC)在使用阶段可能遇到的最不利工况之一,但是目前对于HDCC高温性能的研究较为有限。对比研究了聚乙烯醇(PVA)纤维HDCC材料(PVA-HDCC)、钢纤维/PVA纤维混杂HDCC材料(HyHDCC-A)以及钢纤维/PVA纤维/碳酸钙晶须混杂HDCC材料(HyHDCC-B)在常温以及200、400、600和800℃高温作用后的拉伸性能。研究发现,常温下利用钢纤维等量替代PVA纤维将劣化PVA-HDCC的拉伸应变硬化能力,而引入碳酸钙晶须适量替代PVA纤维可以提高材料的拉伸强度、拉伸韧性,改善其应变硬化行为。高温对PVA-HDCC、HyHDCC-A与HyHDCC-B的拉伸强度和拉伸韧性均有明显的劣化作用,高温作用后均已不具备拉伸应变硬化能力;PVA-HDCC的拉伸强度与拉伸韧性随温度呈指数型衰减,钢纤维可以减缓HyHDCC-A与HyHDCC-B拉伸强度与拉伸韧性的衰减速率;碳酸钙晶须虽然可以提高HyHDCC-B高温作用后的拉伸强度值和拉伸韧性值,但并没有进一步减缓拉伸强度和拉伸韧性随温度的衰减速率。     

玻/涤混杂3D机织复合材料拉伸性能的研究

混杂纤维增强复合材料是一种新型的复合材料.本文探索了混杂纤维复合材料体积含量的计算方法,通过改变混杂比设计了四种线型并对复合材料拉伸性能进行研究,观察断口形貌,分析其断裂机理.结果表明:混杂纤维增强复合材料拉伸断裂过程与纤维各组分的强度、伸长以及树脂材料性质关系密切.随着涤纶含量的增加,混杂纱线密度逐渐减小,而板材的断裂伸长率逐渐增加.试样抗拉强度与涤纶百分含量呈二次方关系,涤纶含量为60.682%时复合材料抗拉强度达到最小值,材料发生二次断裂.     

模压成型的杨木纤维/高密度聚乙烯复合材料蠕变性能和蠕变模型

采用长为850~2 000 μm的杨木纤维(PWF)增强高密度聚乙烯(HDPE), 利用模压成型法制备了PWF/HDPE复合材料, 对其进行了弯曲力学性能测试、无缺口简支梁冲击强度测试、24 h弯曲蠕变-24 h回复性能测试、1 000 h蠕变性能测试及蠕变后残余弯曲力学性能测试, 并利用两参数指数模型、Findley指数模型及四元件Burgers模型拟合蠕变曲线。结果表明: PWF/HDPE复合材料的弯曲强度为21.14 MPa, 弹性模量为2.31 GPa, 无缺口冲击强度为6.77 kJ/m2;24 h形变为0.803 mm, 24 h回复率为78.46%, 蠕变后弯曲强度下降了6.45%, 而弹性模量增加了8.95%;1 000 h形变为0.809 mm, 蠕变后弯曲强度保留了72.35%, 弹性模量增加了10.67%;3种模型中, 四元件Burgers模型拟合PWF/HDPE复合材料蠕变性能的效果较好。      

玻璃纤维含量对竹粉/高密度聚乙烯复合材料性能的影响

为利用玻璃纤维提高木塑复合材料的综合性能,探讨玻璃纤维含量对竹粉/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料性能的影响规律,首先,采用A-171硅烷偶联剂对竹粉表面进行了改性,并加入了一定量的玻璃纤维;然后,采用热压成型工艺制备了玻璃纤维-竹粉/HDPE复合材料;最后,考察了玻璃纤维含量对复合材料力学性能、热学性能及摩擦学性能的影响,并利用SEM观察材料的断面和磨损表面形貌。结果表明:当玻璃纤维含量为3wt%时,能显著提高竹粉/HDPE复合材料的拉伸强度和弯曲强度,与未添加玻璃纤维的复合材料相比,添加玻璃纤维后复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别提高了19.41%和23.54%;在30~60℃温度范围内,复合材料长度-宽度方向上的线膨胀系数随着玻璃纤维含量的增加而明显减小,而同一复合材料的线膨胀系数随温度的升高而逐步增大;在氮气气氛下,随玻璃纤维含量的增加,竹粉/HDPE复合材料的摩擦系数先逐渐增大,而后基本保持不变,磨损率逐渐减小。所得结论显示玻璃纤维含量为3wt%~7wt%的木塑产品适用于建筑横梁(如凉亭或桥梁等),而玻璃纤维含量为7wt%~10wt%的木塑产品适用于高人流量场所(如公园或休闲绿道等)的地面铺装。      

纳米CaCO3改性HDPE复合材料的性能研究

利用熔融共混法制备HDPE/纳米CaCO3复合材料,研究了纳米CaCO3含量对HDPE基体性能的影响。实验结果表明:加入纳米CaCO3后,HDPE基体的力学性能得到提高。其中,随着纳米CaCO3含量增加,复合材料拉伸强度提高,冲击强度、断裂伸长率有所下降。当加入含量为4%时复合材料具有较好的综合力学性能。此后随着纳米Ca-CO3含量的继续增加复合材料性能降低。同时加入纳米CaCO3后,复合材料的结晶起始温度提高,结晶峰变窄,熔融热晗增大,结晶度提高。     

造纸白泥添加量对竹质纤维/高密度聚乙烯复合材料力学性能的影响

以造纸剩余物白泥为填料,马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE)为相容剂,采用挤出成型工艺将竹质纤维和高密度聚乙烯(HDPE)进行熔融复合制备竹质纤维/HDPE复合材料。利用万能力学试验机、冲击试验机、扫描电镜及动态力学分析仪,研究了白泥质量分数对复合材料力学性能的影响,并应用分形理论对拉伸强度与断口分形维数之间的关系进行了研究。结果表明,复合材料的冲击强度随着白泥的质量分数增加明显降低,当白泥质量分数为18%时,其弯曲和拉伸性能较好,复合材料拉伸强度与分形维数呈近似指数函数关系;白泥质量分数对复合材料的损耗因子无明显影响,玻璃化转变温度以前,白泥质量分数对复合材料储存模量、损耗模量影响显著,玻璃化转变温度之后对复合材料无明显影响。     

高密度聚乙烯单聚合物复合材料的制备及性能

高密度聚乙烯(HDPE)单聚合物复合材料(SPC)是一种增强体和基体均为HDPE的复合材料,具有力学性能高、界面黏结性好和易回收等优点。热压纤维法和膜层堆叠法是出现最早也是已经产业化的2种SPC制备方法,但其之间的区别尚无专门的讨论。文中分别采用热压纤维法和膜层堆叠法制备了HDPE SPC;比较分析了热压温度、样品的微观结构及力学性能。研究发现,与膜层堆叠法相比,热压纤维法制备的HDPE SPC具有更高的纤维含量,因此具有更高的力学性能;HDPE SPC的拉伸强度和拉伸模量最高分别可达(28.55±0.77) MPa和(746.62±31) MPa,分别是纯HDPE的1.48倍和1.37倍。此外还分析了测试样品的拉伸应力-应变曲线,计算了膜层堆叠法制备HDPE SPC的拉伸强度理论值和热压纤维法制备HDPE SPC中的增强体含量。     

稻壳/高密度聚乙烯复合材料与稻壳炭/高密度聚乙烯复合材料性能对比

采用挤出法制备稻壳/高密度聚乙烯（HDPE）和稻壳炭/HDPE复合材料。利用SEM、XRD对稻壳/HDPE和稻壳炭/HDPE复合材料进行表征,并对其力学性能和抗蠕变性能进行测试对比。结果表明,稻壳和HDPE之间的结合方式与稻壳炭和HDPE之间的结合方式存在根本性的差异,稻壳/HDPE复合材料表现为稻壳被HDPE所包裹,稻壳炭/HDPE复合材料表现为HDPE嵌入稻壳炭的孔隙中;稻壳和稻壳炭的加入都会影响HDPE基复合材料的结晶峰强度,但不会对其微晶结构产生影响;无论是抗弯强度、拉伸强度还是抗蠕变强度,稻壳炭/HDPE复合材料都远远强于稻壳/HDPE复合材料。     

不同生物酶改性处理对麦秸秆纤维/高密度聚乙烯复合材料性能的影响

以麦秸秆纤维(WF)和高密度聚乙烯(HDPE)为原料，利用混炼和注塑成型的方法制备WF/HDPE复合材料。考察了木聚糖酶、漆酶、脂肪酶、木聚糖酶与脂肪酶复合处理对WF/HDPE复合材料力学性能、热稳定性、吸水率的影响，通过FTIR分析了酶处理前后的WF化学官能团变化，利用SEM观察了酶处理前后的WF表面形貌和WF/HDPE复合材料拉伸断裂面。结果表明:当WF/HDPE复合材料经木聚糖酶与脂肪酶复合处理后，吸水率最低且WF/HDPE复合材料的力学性能最好，其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量分别达到23.4 MPa、34.0 MPa、1 944.6 MPa；TG结果表明WF/HDPE的热分解过程分两个部分:WF的分解过程和HDPE的分解过程，酶能有效提高WF/HDPE的热稳定性；FTIR显示经酶处理后，WF的羟基振动峰微弱减小，在1 706~1 290 cm?1处光谱上出现部分小峰，SiO₂的振动峰变得平缓；SEM显示经酶处理后，WF表面变粗糙，WF与HDPE结合紧密，其中经木聚糖酶和脂肪酶共同处理后两者界面结合性能最好。      

短切碳纤维表面处理对木粉/高密度聚乙烯复合材料性能的影响

木粉（WF）填充增强高密度聚乙烯（HDPE）复合材料具有良好的环境效益,少量引入短切碳纤维（SCF）可进一步提高其力学性能。为改善SCF与WF/HDPE复合材料中塑料基体的界面结合,提高SCF在WF/HDPE复合材料中的增强作用,采用气相、液相及气液双效氧化3种表面处理方式处理SCF,通过挤出工艺制备短切碳纤维增强木粉/高密度聚乙烯复合材料（SCF-WF/HDPE）,探讨了不同处理方法对SCF-WF/HDPE复合材料性能的影响。SEM观察显示,表面处理增大了SCF的表面粗糙度,可提高其与基体的界面结合;动态力学性能分析证实碳纤维提高了存储模量。测试结果表明：表面处理过的短切碳纤维可使SCF-WF/HDPE复合材料的力学性能、热力学性能和蠕变性能均得到显著提高,其中气相表面处理的效果最好。对比WF/HDPE复合材料,SCF-WF/HDPE的拉伸强度提高了34.5%,弯曲强度提高了23%,冲击强度提高了54.7%。     

ATRP法在纳米SiO2表面接枝PS及其对HDPE的改性

采用原子转移自由基聚合(ATRP)法在纳米二氧化硅(SiO<,2>)粒子表面接枝聚苯乙烯(PS),并以此对高密度聚乙烯(HDPE)进行改性.红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)及力学性能等测试结果表明,所制备的SiO<,2>-g-PS纳米复合粒子在HDPE中分散比较均匀,使HDPE/SiO<,...     

农林废物生物炭/高密度聚乙烯复合材料的制备与性能

利用稻壳、杨木在600℃下制备稻壳炭、杨木炭,以稻壳、稻壳炭、杨木、杨木炭为填料填充高密度聚乙烯(HDPE)制备复合材料,并对其性能进行测试分析.结果表明,跟稻壳、杨木相比,稻壳炭、杨木炭具有较高的含碳量、较大的比表面积、发达的孔隙结构及较低的极性;稻壳炭/HDPE复合材料的弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、拉伸模量分别为...     

聚乙二醇改性相变微胶囊制备MicroPCMs-WF/HDPE复合材料物理力学性能

以正十二烷醇（DA）为芯材,密胺树脂（MF）和聚乙二醇改性密胺（PMF）树脂为壁材制备了相变微胶囊（MicroPCMs）,并分别添加到木粉/高密度聚乙烯（WF/HDPE）复合材料中,获得了具有相变蓄热能力的MicroPCMs-WF/HDPE复合材料。采用SEM、FTIR和纳米压痕等方法对MicroPCMs的表面形态、力学性能进行了分析与表征,同时对MicroPCMs-WF/HDPE复合材料的物理力学及热性能进行了测试。结果表明:经聚乙二醇改性后,改性微胶囊（PMF-MicroPCMs）的弹性模量和硬度较未改性微胶囊（MF-MicroPCMs）分别增加了13.9%和30.0%;MicroPCMs-WF/HDPE复合材料的熔融温度区间（22.2~28.7℃）满足人体舒适温度范围,较纯WF/HDPE复合材料温度变化速率明显减缓;相比纯WF/HDPE复合材料,MicroPCMs-WF/HDPE复合材料的吸湿性、冲击强度和表面硬度增加,弯曲和拉伸性能下降;PMF-MicroPCMs-WF/HDPE复合材料的性能均优于MF-MicroPCMs-WF/HDPE复合材料,且达到了木塑装饰板材的力学性能标准要求。      

Sugarcane bagasse cellulose/HDPE composites obtained by extrusion

Natural fibers used in this study were both pre-treated and modified residues from sugarcane bagasse. Polymer of high density polyethylene (HDPE) was employed as matrix in to composites, which were produced by mixing high density polyethylene with cellulose (10%) and Cell/ZrO₂·nH₂O (10%), using an extruder and hydraulic press. Tensile tests showed that the Cell/ZrO₂·nH₂O (10%)/HDPE composites present better tensile strength than cellulose (10%)/HDPE composites. Cellulose agglomerations were responsible for poor adhesion between fiber and matrix in cellulose (10%)/HDPE composites. HDPE/natural fibers composites showed also lower tensile strength in comparison to the polymer. The increase in Young’s modulus is associated to fibers reinforcement. SEM analysis showed that the cellulose fibers insertion in the matrix caused an increase of defects, which were reduced when modified cellulose fibers were used.     

造纸污泥/高密度聚乙烯复合材料的制备及性能

采用造纸污泥（PIW）填充高密度聚乙烯（HDPE）制备PIW/HDPE复合材料,并利用水浴箱、热变形维卡温度测定仪、氧指数仪、电子万能试验机、动态热机械分析仪对PIW/HDPE复合材料的吸水性能、热性能、阻燃性能、拉伸性能及动态力学性能进行分析测试。结果表明,PIW/HDPE复合材料具有良好的结合界面和拉伸性能,其最佳拉伸强度为23.18 MPa;PIW质量分数的增加会对PIW/HDPE复合材料的吸水性能、韧性产生不利的影响;但PIW质量分数的增加有利于提高PIW/HDPE复合材料的热性能、阻燃性能（其最高氧指数为29.98%）和刚性。本研究可为造纸污泥的资源化利用提供研究基础。      

废橡胶胶粉/HDPE/POE热塑性弹性体的动态硫化

以过氧化二异丙苯(DCP)为硫化剂,研究了废橡胶胶粉／高密度聚乙烯(HDPE)／乙烯-辛烯共聚物(POE)(50/25/25)热塑性弹性体的动态硫化．考察了过氧化二异丙苯(DCP)用量对该共混物力学性能的影响．结果表明,加入DCP后,废橡胶胶粉／HDPE／POE共混物的交联度增加。动态硫化提高了共混物的力学性能,DCP用量为0．5份时．共混物具有最大的拉伸强度(8．01MPa)和断裂伸长率(225％)．扫描电镜观察结果表明,动态硫化后共混物的界面结合更加紧密．有利于力学性能的提高。废橡胶胶粉／HDPE／POE热塑性弹性体具有良好的耐老化性和再加工性．可以循环使用。     

基于数字图像相关技术的木纤维/高密度聚乙烯复合材料界面力学行为

以木纤维/高密度聚乙烯(WF/HDPE)复合材料界面应变为研究对象,采用数字图像相关技术(DIC)探究WF(质量分数为10wt%~40wt%)及改性聚磷酸铵(mAPP)阻燃剂(质量分数为10wt%~25wt%)对WF/HDPE复合材料应变分布及传递的演变规律,并结合力学性能测试和SEM对其拉伸性能、冲击性能、界面结合进行分析。结果表明:随着WF添加量从10wt%增至30wt%,WF/HDPE复合材料应变传递较为平稳,由受力两端向复合材料轴中心均匀传递,当WF添加量为30wt%时,高应变在复合材料上约1/2区域得到了有效传递,此时,复合材料的拉伸强度和冲击强度分别达21.5 MPa和10.22 kJ/m2。但当WF添加量增加至40wt%时,WF/HDPE复合材料的拉伸承载端部出现应力集中,阻碍了其内部应变的均匀传递。mAPP阻燃剂加剧了WF与HDPE界面间的脱粘行为,削弱了WF与HDPE之间的机械啮合作用力。当mAPP阻燃剂添加量从10wt%增加至25wt%时,WF/HDPE复合材料开始出现多个分散的高应变区域,全场应变传递出现不规则分布。当mAPP阻燃剂添加量达25wt%时,WF/HDPE复合材料应变分布呈两极化趋势,导致复合材料的拉伸强度和冲击强度分别降低为15.5 MPa和5.49 kJ/m2。