表面改性剂增强玻纤/木塑复合材料力学性能研究

探究优化玻璃纤维(GF)长度和含量,添加不同含量的硅烷偶联剂和马来酸酐接枝聚乙烯对玻璃纤维/木塑复合材料(GF/WPC)的冲击强度、拉伸强度和弯曲强度的影响。结果表明:复合材料中GF的临界长度为4 mm,拉伸强度和弯曲强度与未添加时比较分别提升11.16%和4.7%;最佳添加量为1.5%,拉伸强度、弯曲强度和冲击强度与未添加GF比较分别提升10.8%、6.8%和28.3%;硅烷偶联剂添加量1.5%时,复合材料的力学性能达到峰值,拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别为24.5 MPa、36.2 MPa和13.3 k J/m2,与未添加GF相比分别增加6.6%、12.5%和15.3%;马来酸酐接枝聚乙烯表面处理后复合材料最大拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别为26.5 MPa、38.9 MPa和14.8 kJ/m2,与未添加时提高27.4%、21.6%和23.3%,三项力学性能的提升幅度都比硅烷偶联剂要大,MAPE改善复合材料的力学性能优于KH550,加入表面活性剂对复合材料的结晶行为和热稳定性无明显影响。     

玻璃纤维对聚乳酸力学性能的影响

采用熔融复合和模压成型工艺,分别制备玻璃纤维(GF)增强聚乳酸(PLA)复合材料及其经KH550表面改性的复合材料。通过扫描电镜观察和力学性能测试,系统研究玻璃纤维和KH550的用量对玻璃纤维改性聚乳酸复合材料的微观形貌、冲击、弯曲和拉伸强度的影响。结果表明含KH550的复合材料中玻璃纤维表面被聚乳酸基质包覆。当聚乳酸与玻璃纤维质量比为7∶3时,复合材料的冲击、弯曲和拉伸强度达到最大,分别为17.33 kJ/m2、96.23 kPa和75.24 kPa。与纯PLA的相比,分别增加8.31%、20.2%和25.4%。当复合体系中添加一定量(1.2%)KH550,体系的这些性能有所改善,分别达到18.52 kJ/m2、110.34 kPa和77.59 kPa。     

玄武岩纤维增强高密度聚乙烯的力学性能

玄武岩纤维(BF)未经改性处理和经硅烷偶联剂(KH–550和KH–570)进行处理后,添加到高密度聚乙烯(PE–HD)基体树脂中,增强PE–HD的力学性能,用傅立叶变换红外光谱和扫描电子显微镜对硅烷偶联剂处理的BF进行表征,同时,用SEM观察BF增强PE–HD复合材料的拉伸断面。结果表明,随着未经改性处理BF添加量增加,PE–HD复合材料的拉伸强度、弯曲强度逐渐提高,当添加量达到30%时,拉伸强度达到45.5 MPa,提升79.1%;弯曲强度达到41.3 MPa,提升118.9%。经KH–550和KH–570处理的BF添加量达到20%时,PE–HD复合材料的拉伸强度均达到45 MPa以上,其后随着BF添加量继续增加,拉伸强度变化不大,而弯曲强度随BF添加量的增加逐渐增大。当BF添加量达到30%时,BF改性与否对PE–HD复合材料的力学性能的影响不大。当改性BF添加量为5%~15%时,KH–550改性的PE–HD复合材料的力学性能较KH–570改性的高;当改性BF添加量为20%,25%时,KH–570改性的PE–HD复合材料的力学性能较KH–550改性的高。     

PA6/硅酮粉复合材料结构性能的研究

采用三种不同牌号的硅酮粉与聚酰胺6(PA6)进行共混改性,并对材料的力学性能和微观结构进行了表征。结果表明,PA6/硅酮粉共混后,其中对比发现JY100-01的用量在3份时复合材料的综合性能最好,PA6的拉伸强度、弯曲强度有明显的改善,缺口冲击强度由4.74 k J/m2提高到6.96 k J/m2;加入偶联剂改性后,当KH550的质量分数为1%时,改性后的PA6/硅酮粉(JY100-01)的拉伸强度提高约10 MPa,其他性能也相应提高,且此时的流动速率增大;通过SEM分析可以看出,改性后的复合材料中团聚体减少,相界面模糊。     

偶联剂对PBS/麦秸粉复合材料力学性能和降解性能的影响

采用偶联剂对麦秸粉进行表面处理,利用共混技术制备聚丁二酸丁二醇酯(PBS)/麦秸粉复合材料,研究了偶联剂对PBS/麦秸粉复合材料力学性能和降解性能的影响。结果表明:当麦秸粉用量为20%时,PBS/麦秸粉复合材料的力学性能最佳,降解速率也明显提高;偶联剂KH550的改性效果较好,当KH550用量为2%时,较好地改善了PBS与麦秸粉的界面相容性,材料断裂面呈韧性断裂,提高了复合材料的力学性能,而对其降解速率影响不大。     

苎麻织物增强PLA-PCL复合材料的制备及其性能研究

采用原位聚合法制备了聚乳酸-聚己内酯（PLA—PCL）／苎麻复合材料。研究了硅烷偶联剂（KH550）预处理、纤维含量以及成型工艺对PLA—PCL／苎麻复合材料力学性能的影响。结果表明,经KH550处理后,复合材料的力学性能有不同程度的提高,拉伸强度由49．84MPa到68．95MPa,弯曲强度由34．84MPa提高到65．06MPa,冲击强度由30．13J／m^2提高到53．54J／m^2。在纤维的质量分数为45％,成型温度为170℃,复合材料具有最优性能;采用原位聚合法制备PLA-PCL／苎麻复合材料,复合材料的界面性能较好。     

废旧聚丙烯/废弃印刷线路板非金属粉复合材料的制备及性能

采用挤出注塑法以废旧聚丙烯(WPP)为基体、废弃线路板非金属粉(WPCBN)为填料制备了复合材料。考察了WPCBN对材料阻燃性能及力学性能的影响。通过红外光谱和扫描电子显微镜分析研究了WPCBN改性前后官能团结构及复合材料冲击断面形貌的差异,以探讨硅烷偶联剂(KH550)、马来酸酐接枝聚丙烯(MAPP)对WPP/WPCBN界面相容性改善及复合材料力学性能提高的作用机理。结果表明,WPCBN超过10 phr后复合材料具有自熄性;经1.5 phr KH550改性后,WPCBN与WPP间的界面黏结力增强,复合材料拉伸、弯曲及冲击强度分别提高6.5%、6.25%和17.9%;m(WPP):m(WPCBN):m(MAPP)为100:30:9时,复合材料的拉伸、弯曲强度增幅最大,分别为37.5%和48.8%;WPP/WPCBN与新聚丙烯(NPP)/WPCBN复合材料相比,拉伸、弯曲强度仅降低16.8%、20.4%。     

相容剂对PP/木粉复合材料力学性能的影响

通过亚临界流体辅助反应挤出技术制备了木塑复合材料,对相容剂的种类及用量进行了筛选,同时对聚丙烯(PP)/木粉复合材料的组分进行了优化,并对PP/木粉复合材料进行了扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶转换红外光谱分析(FTIR)。结果表明:在亚临界乙醇作用下,添加质量分数10%的马来酸酐接枝PP的PP/木粉复合材料综合力学性能最佳,PP与木粉间结合较好。在乙醇中加入质量分数2%硅烷偶联剂(KH550)时,PP/木粉复合材料力学性能进一步提高,其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、冲击强度分别达到44.32 MPa,88.44 MPa,6 579.36 MPa和7.12kJ/m2。     

ABS/PA6复合材料的力学性能影响研究

制备了一系列ABS/PA6复合材料,并探讨了不同增容剂、不同种类ABS以及不同增韧剂对ABS/PA6复合材料力学性能的影响。结果表明,马来酰亚胺(MS-NB)对ABS/PA6的增容效果最佳,当添加量为5%时,缺口冲击强度由4.4 k J/m~2提高到7.8 k J/m~2,提升幅度为77%。在缺口冲击强度表现上,具有核壳结构的MBS增韧剂明显优于高胶粉;不同ABS种类的ABS在该体系中力学性能差异很大,高胶含量的ABS树脂能显著提高复合材料的缺口冲击强度,但弯曲强度,弯曲模量等性能有一定程度下降。     

无机颗粒/碳纤维共增强聚酰胺6复合材料的制备与力学性能研究

采用熔融挤出法制备出无机颗粒(IP)增强聚酰胺6(PA6)复合材料,使用叠层模压法制备了IP/碳纤维(CF)共增强PA6复合材料(PA6/IP/CF)。利用场发射扫描电子显微镜、万能试验机等研究了IP的形貌和含量对复合材料性能的影响。结果表明,当滑石粉(TALC)的添加量达到10%(质量分数,下同)时,PA6/CF/TALC复合材料的各项力学性能达到最大值,弯曲强度为374.6 MPa、剪切强度为58.7 MPa、冲击强度为76.9 kJ/m~2;当玻璃微珠(GB)的添加量达到15%时,PA6/CF/GB复合材料的各项力学性能达到最大值,弯曲强度为404.4 MPa、剪切强度为66.7 MPa、冲击强度为86.5 kJ/m~2;GB相较于TALC对复合材料的增强效果更好,使复合材料的综合力学性能得到进一步提高。     

Effects of wheat straw fiber content and characteristics,and coupling agent concentration on the mechanical properties of wheat straw fiber‐polypropylene composites

Wheat straw fiber‐polypropylene (PP) composites were prepared to investigate the effects of wheat straw fiber content (10, 20, 30, 40, and 50 wt %), fiber size (9, 28, and 35 mesh), and maleic anhydride grafted polypropylene (MAPP) concentration (1, 2, 5, and 10 wt %) on the static and dynamic mechanical properties of the wheat straw fiber‐PP composites in this study. The tensile modulus and strength of the composites increased linearly with increasing wheat straw fiber content up to 40%, whereas the elongation at break decreased dramatically to 3.78%. Compared with the composites made of the longer wheat straw fiber, the composites made of the fines (>35 mesh) had a slightly higher tensile strength of 31.2 MPa and tensile elongation of 5.39% at break. With increasing MAPP concentration, the composites showed an increase in tensile strength, and the highest tensile strength of 34.0 MPa occurred when the MAPP concentration reached 10 wt %. As wheat straw fiber content increased from 0 to 40%, the flexural modulus of the composites increased gradually from 1335 to 3437 MPa. The MAPP concentration and wheat straw fiber size distribution had no appreciable effect on the static flexural modulus of the composites. The storage flexural modulus of the composites increased with increasing wheat straw fiber content. The scanning electron microscopy (SEM) observation on the fracture surface of the composites indicated that a high wheat straw fiber content (>30 wt %) resulted in fiber agglomeration and a reduction in interfacial bonding strength. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2009     

MAPP/EAA处理对聚丙烯/小麦秸秆粉复合材料性能的影响

研究了马来酸酐接枝聚丙烯（MAPP）、乙烯丙烯酸共聚物（EAA）处理对聚丙烯（PP） /小麦秸秆粉（WSP）复合材料性能的影响。结果表明,随着体系中MAPP质量份数的增加,PP/WSP的拉伸强度和弯曲强度均逐渐增大,但冲击强度却先增加后减小,复合材料达到塑化峰的时间逐渐延长;使用EAA后,无论体系中是否已经使用了MAPP,PP/WSP的拉伸、弯曲和冲击强度均可得以提高,特别对于未使用MAPP的体系,效果更加明显,可分别提高65.04 %、45.42 %和6.75 %,储能模量增加,表面疏水性增强,平衡扭矩从13.9 N·m降至11.8 N·m,吸水尺寸变化率及吸水率下降,吸水平衡时间缩短;使用EAA可改善PP/WSP中WSP与PP间的界面结合,改善PP/WSP力学性能、热稳定性能、表面疏水性能、尺寸稳定性能和加工性能,降低其吸水率。     

mPE-g-MAH对HDPE/木粉复合材料的改性

采用废木粉填充高密度聚乙烯（HDPE）制备木塑复合材料。采用马来酸酐接枝茂金属聚乙烯（mPE—g-MAH）对复合材料进行增容和增韧，并阐述了它的增容和增韧机理。讨论了mPE—g—MAH用量对复合材料的力学性能如拉伸强度、冲击强度、弯曲强度、弯曲模量的影响。结果表明，mPE—g—MAH不仅可明显提高复合材料的强度和韧性，而且也使材料的弯曲模量有了一定的提高。当其质量分数为16％时，复合材料的拉伸强度、冲击强度分别由原来的16．2MPa和4．5kJ／m^2提高到30．5MPa和9．8kJ／m^2。     

PVC/秸秆类纤维复合材料性能

为比较不同秸秆类(芦苇秸秆、稻秸秆、麦秸秆)纤维对其制备复合材料性能的影响,以芦苇秸秆、稻秸秆、麦秸秆为填充材料,以聚氯乙烯(PVC)为基体材料,采用挤出成型工艺制备3种PVC/秸秆类纤维复合材料。对3种秸秆纤维进行了成分分析,对它们制备的复合材料进行了力学性能和吸水性能测试,并对3种复合材料进行了FTIR分析,用SEM观察了复合材料拉伸断面微观结构。结果表明,3种秸秆类纤维中,芦苇秸秆的纤维素、半纤维素和木质素含量最高,其制备的PVC复合材料结合界面和力学性能最佳,PVC/芦苇秸秆纤维复合材料拉伸、弯曲和冲击强度分别为36.79 MPa,67.19 MPa和7.01 k J/m2,比PVC/麦秸秆纤维复合材料分别提高了104.62%,89.7%,99.72%。3种PVC/秸秆类纤维复合材料中PVC/芦苇秸秆纤维复合材料24 h吸水率最低,比PVC/麦秸秆纤维复合材料降低67.36%。     

Sunflower seed cake as reinforcing filler in thermoplastic composites

Dimensional stability, mechanical properties, and melting and crystallization behavior of polypropylene composites filled with sunflower seed cake (SSC) were investigated. Injection molded composites were prepared from the SSC flour and polypropylene with and without maleic anhydride‐grafted polypropylene (MAPP) at 30, 40, 50, and 60 wt % contents of the SSC flour. Twenty‐eight days thickness swelling and water absorption values of the specimens increased by 43 and 56% as the filler content increased from 30 to 60 wt %, respectively. The flexural modulus of the polypropylene composites increased from 3157 to 4363 MPa as the SSC flour increased from 30 to 60 wt %. The maximum flexural strength 38.4 MPa was observed for 40 wt % SSC flour filled specimens. However, further increment in the SCC flour decreased the flexural strength to 31.4 MPa. The tensile strength of the specimens decreased from 22.5 to 14 MPa while the tensile modulus increased from 3023 to 3677 MPa as the SSC flour increased from 30 to 60 wt %. The dimensional stability and mechanical properties of the composites were significantly improved by the incorporation of the coupling agent (MAPP). The effect of the MAPP addition was more pronounced for the strength than for the modulus. The melting temperature and degree of crystallinity of the neat polypropylene decreased with increasing content of the SSC flour. The degree of crystallinity of filled composites considerably increased with the incorporation of the MAPP. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci., 2013     

聚丙烯/木粉复合材料的制备及其力学性能的研究

以聚丙烯为基体,木粉为填料,采用机械共混、二次挤出共混和注塑成型方法制备不同木粉含量的PP/木粉复合材料,并且测定了PP/木粉复合材料的力学性能。实验结果表明:随着木粉用量的增加,复合材料拉伸强度逐渐增大;木粉用量为60%时,复合材料拉伸强度达到最大值36.04 MPa;木粉用量为80%时,复合材料拉伸强度降低到34.60 MPa。木粉的含量由20%增加到80%,复合材料弹性模量由579.12 MPa增加到869.80MPa,断裂伸长率从18.92%降低到7.39%,冲击强度由9.33 kJ/m2降低到7.76 kJ/m2。这是因为PP/木粉复合材料体系中随着木粉含量的增加,木粉起到了应力集中的作用,使材料变脆,冲击强度降低。     

废聚丙烯/废轮胎胶粉/废尼龙短纤维复合材料 Ⅰ.配方

用双螺杆挤出机制备了废聚丙烯/废轮胎胶粉/废尼龙短纤维(WPP/GRT/WSF)复合材料,通过正交实验得出了制备该复合材料的最佳配方,讨论了增容剂用量、氯化聚丙烯的含氯质量分数、GRT用量及其粒径、WSF用量及预处理对该复合材料力学性能的影响。结果表明,制备该复合材料的最佳配方(质量份,下同)是WPP100,GRT30,WSF8,二甲基二硫代氨基甲酸锌、二硫化二苯并噻唑、多乙烯多胺及重油用量依次为0.6,1.2,0.3,2,聚丙烯接枝马来酸酐、氯化聚丙烯用量依次为8,4;在最佳配方下,该复合材料的非缺口冲击强度为25.2kJ/m2,拉伸强度为13.6MPa;GRT用量为30份时,该复合材料的拉伸强度和非缺口冲击强度最大,GRT的最佳粒径为40目;WSF经D法预处理后,提高了该复合材料的力学性能,拉伸强度为16.3MPa,非缺口冲击强度为27.8kJ/m2。     

APP对PE基木塑复合材料力学性能的影响

以聚磷酸铵(APP)作为阻燃剂,用挤出成型法制备具有阻燃性的PE基木塑复合材料.研究APP含量对木塑复合材料的静态力学性能以及动态力学性能的影响.静态力学研究结果表明:加入APP的木塑复合材料的弯曲强度和冲击强度均比未加入APP的木塑复合材料有所增加,当APP质量含量为16%时,弯曲强度和冲击强度均达到最大值,分别为66.94 MPa和13.38 kJ/m2;动态力学研究结果表明:不同APP含量的木塑复合材料在60.2～70.4℃之间均存在明显的松弛,当温度低于松弛温度时,木塑复合材料的存储模量(E')较大,而温度高于松弛温度时,木塑复合材料的存储模量明显减小;随着APP含量增加,木塑复合材料的损耗模量(E〃)和损耗因子(tanδ)均先降低然后升高.     

PE-LD/桉木粉复合材料的制备及其性能研究

以自制的低密度聚乙烯接枝马来酸酐（PE-LD-g-MAH）为改性剂,分别使用双螺杆挤出机和开放式炼胶机制备了PE-LD/桉木粉复合材料。采用模压成型法制备了试片,探究了模压温度、模压时间、改性剂用量和不同的制备方法对木塑复合材料拉伸强度和缺口冲击强度的影响,并采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱对其形貌和结构进行了表征。结果表明,木塑复合材料较适宜的模压温度为160 ℃,模压时间为10 min;添加PE-LD-g-MAH并采用开放式炼胶机制备的复合材料的拉伸强度由空白样的16.53 MPa提高到24.46 MPa ,缺口冲击强度由2.04 kJ/m2提高到458 kJ/m2;PE-LD-g-MAH与木粉表面羟基发生了酯化反应,增加了界面黏结强度,从而提高了木塑复合材料的力学性能。     

高流动高模量高抗冲聚丙烯复合材料的制备及性能研究

研究了弹性体（POE）、滑石粉(talc)、乙撑双硬脂酰胺（EBS）的含量对高流动、高模量、高抗冲聚丙烯（PP）复合材料的力学性能、熔体流动速率、结晶温度、热稳定性以及微观断面结构的影响。结果表明,需要25份POE才能使高流动性共聚PP发生完全脆韧转变;通过熔融共混制备PP、POE、talc复合材料（PP/POE/talc）,当复合材料的质量份数比为80∶20∶40时,制得的PP/POE/talc复合材料的熔体流动速率为22.9 g/10 min、弯曲模量为1 887.7 MPa、缺口冲击强度为31.2 kJ/m2;对比纯PP,其弯曲模量提高了102.2 %,缺口冲击强度提高了217.8 %,弯曲强度提高了2.6 %,拉伸强度降低了15.1 %;添加1份EBS能够同时提高PP/POE/talc复合材料的熔体流动速率与缺口冲击强度。