竹纤维/聚乳酸可降解复合材料相容界面构建进展

竹纤维/聚乳酸可降解复合材料是一种性能优越、可完全生物降解的绿色生态环保材料。在针对亲水竹纤维与疏水聚乳酸界面不相容而导致竹纤维/聚乳酸复合材料性能劣化的问题,研究者通常采用三种策略来提高其界面相容性:竹纤维改性、聚乳酸树脂改性和增容剂改性。在现有研究基础上,未来可以通过引进纳米纤维改性粒子改善复合体系的界面相容性,完善两相界面基础理论,促进更深入的界面作用及其机理研究,以推动竹纤维/聚乳酸可降解复合材料的发展。     

界面调控对竹纤维/聚乳酸复合材料性能的影响

分别采用碱(NaOH)处理、异氰酸酯(MDI)处理以及NaOH+MDI处理的界面调控方法对竹纤维/聚乳酸复合材料界面进行调控。结果表明,3种界面调控均改善了竹纤维/聚乳酸复合材料界面粘接性能、拉伸强度、冲击强度和防水性能;界面调控后,复合材料的粘流活化能增加,而热流动性因竹纤维与聚乳酸交联变得困难;复合材料玻璃转化温度和结晶温度升高,熔融峰变窄;复合材料热降解温度升高,热稳定性增加。NaOH+MDI联合对竹纤维/聚乳酸复合材料界面调控效果最好,对复合材料的性能影响最显著。     

竹纤维/聚乳酸复合材料自然老化性能研究

采用氢氧化钠(NaOH)+异氰酸酯(MDI)处理的界面调控方法对竹纤维/聚乳酸复合材料界面进行调控,通过注射成型工艺制备竹纤维/聚乳酸复合材料。利用傅里叶红外光谱、X射线衍射、凝胶渗透色谱及扫描电镜等分析手段研究了竹纤维/聚乳酸复合材料的自然老化性能。研究发现,自然老化过程中,在水、光、热和氧的协同作用下,复合材料中的聚乳酸分子不断产生水解,分子链断裂,分子量减小,聚乳酸由一定的结晶态逐渐转变为无定形态,结晶度减小,聚乳酸自身强度不断下降,聚乳酸与竹纤维的粘结力不断降低,二者接合界面被破坏,复合材料质量不断减少、力学性能不断下降。老化137d后,复合材料表面出现明显的裂纹,拉伸强度和冲击强度分别降低了69.6%和75.8%。竹纤维/聚乳酸复合材料自然老化较严重,需要采用一定的技术手段进一步改善复合材料户外使用性能。     

竹纤维质量分数对竹纤维增强聚乳酸复合材料性能影响

以1.5%异氰酸酯(MDI)界面改性剂改性处理后的竹纤维和聚乳酸为原料,通过注射成型工艺制备竹纤维增强聚乳酸复合材料,探讨竹纤维质量分数对复合材料界面、力学性能、吸水率、热性能的影响。结果表明,随着竹纤维质量分数的增加,复合材料拉伸强度、冲击强度、存储模量以及热稳定性均先增大后减小,24h吸水率逐渐增大,损耗因子逐渐降低。竹纤维质量分数为50%时,复合材料的拉伸强度和冲击强度分别达到最大值63.2MPa和11.6kJ/m2,复合材料存储模量最大,热稳定性最好。     

碱处理对竹纤维及竹纤维增强聚丙烯复合材料性能的影响

为探究竹纤维表面能对纤维与树脂的粘附功及复合材料界面的影响,采用碱处理对竹纤维进行表面改性,通过模压工艺制备了竹纤维增强聚丙烯(PP)复合材料。研究了碱处理对竹纤维性能、竹纤维与PP间的粘附功及对竹纤维/PP复合材料力学性能的影响,采用SEM研究了不同浓度碱处理后竹纤维表面形貌的变化。结果表明:随着碱浓度的增加,竹纤维断裂强度呈现一定波动,当碱浓度为1wt%时竹纤维断裂强度达到最大值;竹纤维与PP的粘附功与竹纤维极性比密切相关,竹纤维极性比越小,粘附功越大;随着碱浓度增大,竹纤维与PP间粘附功与竹纤维/PP复合材料剪切性能呈现相同的趋势,并且都在碱浓度为20wt%时达到最大值,此时竹纤维与PP的粘附功较未处理时提高了67.18%;竹纤维/PP复合材料剪切性能较未处理时提高了23.29%;复合材料弯曲强度在碱浓度为5wt%时达到最大值,相比未处理时提高了23.13%。     

竹纤维/聚乳酸复合材料界面调控

分别采用碱（NaOH）处理、异氰酸酯（MDI）处理以及NaOH＋MDI处理的界面调控方法对竹纤维/聚乳酸复合材料界面进行调控。结果表明,NaOH处理可以进一步细化竹纤维,增加比表面积,实现对竹纤维/聚乳酸复合材料界面的物理调控;MDI处理能够实现对复合材料界面的化学调控;三种界面调控方法均可以改善竹纤维/聚乳酸复合材料的力学性能,而NaOH＋MDI界面调控效果最佳,调控处理后复合材料拉伸强度和冲击强度分别增加了36.9%和36.5%。     

竹纤维/聚乳酸可生物降解复合材料自然降解性能

通过注射成型工艺制备竹纤维/聚乳酸（BF/PLA）可生物降解复合材料。利用X射线衍射（XRD）、凝胶渗透色谱（GPC）、三维视频显微镜及扫描电镜（SEM）等分析手段研究了BF/PLA复合材料自然降解性能。研究结果表明：BF/PLA复合材料自然降解过程中BF首先降解,PLA逐步分层缓慢降解,复合材料质量逐渐减少;PLA分子链上酯基与水反应,分子链不断断裂,结晶度减小,平均分子量降低,分子量分布变窄;复合材料颜色变深,表面变得粗糙不平,部分裸露的BF清晰可见,其拉伸强度和冲击强度逐渐下降。12个月后,BF/PLA复合材料质量损失率达到8.87%,PLA重均分子量降低了25.9%,复合材料的冲击强度和拉伸强度分别降低了44.0%和43.8%。BF/PLA可生物降解复合材料在土壤中的自然降解效率较低。     

可降解碳纳米管/聚乳酸复合材料的制备及性能

利用丙交酯的开环聚合反应成功地制备了单壁碳纳米管/聚乳酸复合材料, 研究了其降解性和热稳定性。通过红外光谱(FTIR)、 Raman光谱、 热失重分析(TGA)和扫描电子显微镜(SEM)研究, 证明乙二醇功能化的单壁碳纳米管能够参与丙交酯的开环聚合反应, 并在碳纳米管侧壁成功接枝聚乳酸链, 得到的复合材料在碱性溶液中容易降解。差示热分析(DSC)表明, 功能化单壁碳纳米管/聚乳酸复合材料的玻璃化转变温度与纯聚乳酸相比有所提高。      

竹纤维增强聚乳酸复合材料热老化性能

采用氢氧化钠和异氰酸酯处理的界面调控方法对竹纤维(BF)增强聚乳酸(PLA)复合材料界面进行调控,通过注射成型工艺制备BF/PLA复合材料。利用FTIR、XRD、凝胶渗透色谱及SEM等分析手段研究了BF/PLA复合材料热老化性能。研究发现: 热老化过程中PLA分子链中的C O不断水解,分子链的C—O断裂生成聚合度更低的小分子量的PLA,PLA结晶度减小,PLA与BF的接合界面被破坏,拉伸强度和冲击强度随老化时间的增加逐渐降低。BF/PLA复合材料在80℃热老化16天后拉伸强度和冲击强度分别降低了75%和77.6%,在100℃热老化32 h后拉伸强度和冲击强度分别降低了80.3%和83.4%。温度对BF/PLA复合材料老化影响显著,温度越高,老化速度越快。     

竹纤维组合形态对竹纤维/聚丙烯复合材料性能的影响

以聚丙烯（PP）为基体,单根竹纤维（SBF）和竹纤维束（BFS）两种形态竹纤维为增强体,采用无纺气流铺装-模压工艺制备了SBF-BFS/PP复合材料。通过力学试验机、SEM、TGA、DSC等对SBF-BFS/PP复合材料的力学性能、微观形貌、热性能等进行表征,研究竹纤维形态配比变化对SBF-BFS/PP复合材料综合性能的影响。结果表明,在纤维总含量不变情况下,SBF在两种形态竹纤维中的含量逐步增加时,SBF-BFS/PP复合材料冲击强度和弹性模量逐步增加; SBF在两种形态竹纤维中质量分数为90wt%时,SBF-BFS/PP复合材料冲击强度和弹性模量比SBF质量分数为10wt%时分别提高了26.46%和38.39%; SEM结果表明,竹纤维与PP基体存在较差界面相容性,竹纤维出现断裂和拔出等现象;热失重结果表明,随着SBF含量的增加,SBF-BFS/PP复合材料的耐热性能并没有明显变化。此外,对SBF-BFS/PP复合材料的耐水性能测试结果表明,由于SBF比表面积大,随SBF含量的增加,SBF-BFS/PP复合材料中易吸水组分增加,从而导致其耐水性能下降。      

竹纤维质量分数对竹纤维增强聚乳酸复合材料性能影响

以1.5%异氰酸酯(MDI)界面改性剂改性处理后的竹纤维和聚乳酸为原料,通过注射成型工艺制备竹纤维增强聚乳酸复合材料,探讨竹纤维质量分数对复合材料界面、力学性能、吸水率、热性能的影响。结果表明,随着竹纤维质量分数的增加,复合材料拉伸强度、冲击强度、存储模量以及热稳定性均先增大后减小,24h吸水率逐渐增大,损耗因子逐渐降低。竹纤维质量分数为50%时,复合材料的拉伸强度和冲击强度分别达到最大值63.2/MPa和11.6/kJ/m2,复合材料存储模量最大,热稳定性最好。     

热模压工艺参数对聚乳酸/竹纤维复合材料拉伸强度的影响

采用四元二次通用旋转组合设计试验方法,研究了聚乳酸与竹纤维混合比例（PLA/BF）、竹纤维粒径、热模压温度、热模压时间等4个因素对聚乳酸/竹纤维复合材料拉伸强度（TS）的影响,并采用差示扫描量热仪（DSC）对复合材料进行了热力学表征。结果表明,PLA/BF、热模压温度、热模压时间对复合材料的拉伸强度影响显著,热模压温度与热模压时间存在显著的交互效应。DSC分析显示,PLA/BF、竹纤维粒径、热模压温度/时间工艺参数影响材料中PLA的结晶度（Xm）。本试验条件下的聚乳酸/竹纤维复合材料热模压优化工艺参数为：PLA/BF为90/10,竹纤维过100目标准筛,热压温度160℃,热压时间25min,理     

植物纤维增强聚乳酸可降解复合材料的研究

植物纤维具有绿色环保、轻质高强、吸声隔热和低碳足迹等优点,与聚合物制备成复合材料后被广泛应用于汽车、航空、建筑和包装运输等领域。本文简述了植物长纤维的种类和提取方法对其物理性能的影响,同时结合纤维取向分布、纤维表面改性、复合材料成型工艺以及拉伸载荷下复合材料的失效模式,概述了植物长纤维作为增强体时对复合材料物理性能的影响,并对植物长纤维增强可降解复合材料的应用进行了总结和展望。     

纤维含量对VARTM制备竹纤维/环氧树脂复合材料性能影响

纤维含量是影响真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)技术制备高性能纤维复合材料的关键因素之一,通过考察竹纤维(BF)含量对VARTM成型过程中环氧树脂(EP)浸渍BF效果及BF/EP复合材料性能的影响,为竹纤维复合材料实际应用提供理论支撑.利用湿法层铺工艺将竹纤维束制作成竹纤维毡,再利用VARTM成型工艺制备出BF含量...     

增塑剂种类对淀粉/聚乳酸复合材料性能的影响

分别以乙二醇、甘油、聚乙二醇400和甲酰胺为增塑剂对淀粉/聚乳酸复合材料进行增塑处理,研究增塑剂种类对淀粉/聚乳酸复合材料性能的影响。采用XRD、SEM、TGA以及旋转流变仪对复合材料的相容性进行了表征,并测试了复合材料的熔融指数、力学性能和吸水率。结果表明,增塑剂对淀粉/聚乳酸复合材料的相容性改善效果依次为甘油甲酰胺乙二醇聚乙二醇400。淀粉/聚乳酸复合材料的力学性能和吸水率受相容性影响,呈现相容性越好,力学强度越大,断裂伸长率越大,吸水率越低的趋势。醇类增塑剂增塑复合材料的熔融流动性随着分子链增长逐渐变差,而甲酰胺增塑复合材料的熔融流动性过大。     

亚麻纤维增强聚乳酸可降解复合材料的制备与性能

将制浆造纸用亚麻短纤维与聚乳酸（PLA）熔融共混,用注塑方法成型亚麻纤维/聚乳酸复合材料试样。通过差示扫描量热实验（DSC）、动态力学性能测试（DMA）、热重分析（TGA）和力学性能测试等方法,研究了聚乳酸和亚麻纤维在不同质量配比下,复合材料热性能、动态力学性能和力学性能的变化规律。随着亚麻纤维的加入,复合材料的结晶度增大,热稳定性增强,储能模量得到提高,力学性能也有了明显变化：纤维含量为20%时,拉伸强度为45.88 MPa,比纯PLA的增加了21%;同时,弯曲模量的增幅达到30%。     

竹纤维/淀粉发泡复合材料制备及性能研究

目的研究竹纤维/淀粉发泡复合缓冲材料的制备方法,分析组分含量变化对发泡材料力学性能的影响规律,确定最佳的组分配比和最佳配比条件下竹纤维/淀粉发泡复合材料的能量吸收性能。方法将按一定比例配置的竹纤维、淀粉、碳酸氢铵、丙三醇和水置于模具中,采用烘焙发泡法制备竹纤维/淀粉发泡复合材料,并从能量吸收的角度分析了发泡剂、胶黏剂、增塑剂对竹纤维/淀粉复合发泡材料缓冲性能的影响规律,从而确定各组分的最佳配比。结果随着发泡剂和淀粉含量的增加,竹纤维/淀粉发泡复合材料的平台应力和总吸收能量呈现出先增加后减小的趋势,增塑剂含量的增加可改善制品的弹塑性,但降低了制品的平台应力和能量吸收能力;竹纤维、淀粉、水、碳酸氢铵、丙三醇最佳质量比为1∶2∶3∶1∶0.8。结论最佳质量配比条件下的竹纤维/淀粉发泡复合材料具有一定的缓冲吸能效果,其静态缓冲性能与EPS接近,可用于产品的物流防护。     

木粉含量对木粉/酯化淀粉/聚乳酸复合材料性能影响

以甘油为相容剂,利用木粉、马来酸酐酯化淀粉和聚乳酸(PLA)进行熔融挤出制备了木粉/酯化淀粉/聚乳酸复合材料。利用XRD和SEM对复合材料的结晶度和断面形貌进行分析表征,以研究木粉含量对复合材料界面相容性的影响;并对复合材料的热稳定性、力学性能、流变性能以及吸水率进行表征。实验结果表明,随着木粉含量的增加,复合材料的界面相容性下降,拉伸强度和弯曲强度增大,断裂伸长率下降,吸水率逐渐增大;TGA测试结果表明木粉的加入使材料的热稳定性下降;流变测试表明木粉用量的增加,使复合材料的储能模量、损耗模量和复数粘度逐渐增加。     

不同增容剂对木粉/聚乳酸复合材料性能的影响

用乙二醇、甘油和聚乙二醇-400(PEG400)为增容剂,制备了木粉/聚乳酸复合材料,采用X射线衍射、扫描电镜和差示扫描量热研究了不同增容剂对复合材料的两相相容性的影响。结果表明,甘油为增容剂时,木粉和聚乳酸的界面相容性最好。对不同增容剂制备的复合材料的流变性能、力学性能和吸水率测定的结果显示,甘油为增容剂时,储能模量的斜率最小,表明木粉和聚乳酸的相互作用最强,且复数黏度介于乙二醇和PEG400之间;甘油为增容剂的复合材料力学性能优于乙二醇和PEG400为增容剂;复合材料的吸水率则随着增容剂碳链的增长而逐渐增大。