粘胶纤维与Lyocell纤维增强聚乳酸复合材料的性能比较

以聚乳酸(PLA)为基体,分别采用粘胶纤维与Lyocell纤维这2种典型的再生纤维素纤维为增强纤维,通过熔融共混和注塑成型制备了再生纤维素纤维/PLA复合材料,并对这2种复合材料的性能进行了比较研究。结果表明,采用粘胶纤维或Lyocell纤维增强均可有效提高PLA复合材料的结晶度、力学性能和维卡软化温度。粘胶纤维的锯齿形截面有利于其与PLA基体的结合,因此粘胶纤维/PLA复合材料具有略高的冲击强度及拉伸强度。Lyocell纤维增强更有利于复合材料结晶度的提高,使得Lyocell/PLA复合材料具有更高的弹性模量和维卡软化温度。     

苎麻纤维/聚乳酸复合材料在不同pH环境下的水解行为

以生物基树脂聚乳酸为基体,以植物纤维苎麻为补强剂,利用熔融共混法制备了苎麻纤维/聚乳酸(RF/PLA)复合材料,考查了RF/PLA复合材料在不同pH环境下的水解行为,并以力学性能测试、SEM、DSC和维卡软化温度检测为手段对其降解行为进行了评估。结果表明:RF/PLA复合材料在碱性(pH=12.0)环境中的降解比在酸性(pH=2.0)和中性(pH=7.0)环境中的更快,界面侵蚀空化是其性能劣化的主要原因。RF的加入提高了PLA的结晶度和维卡软化温度,同时也加快了PLA的降解速度,降解导致材料的力学强度下降。随着降解过程的加剧,RF/PLA复合材料的结晶度和维卡软化温度因材料内部产生缺陷而有所降低;而纯PLA树脂的结晶度却随碱液处理时间的延长而增加,但其维卡软化温度没有发生明显的变化。     

高原纤化Lyocell纤维的制备及性能——(Ⅰ)溶胀剂NaOH溶液质量分数的影响

Lyocell纤维具有易原纤化的特性,但通过对其原纤化进行调控,也能带来许多优点,扩大其应用领域。文中以不同质量分数的NaOH溶液为溶胀剂,采用超声波振荡法制备了不同原纤化程度的Lyocell纤维,并探讨了NaOH质量分数对其结构与性能的影响。结果表明,随着NaOH质量分数的提高,Lyocell纤维的原纤化程度先增大后变小,当NaOH质量分数为3%时,纤维的原纤化程度最显著。采用保水值和比表面积均可表征Lyocell纤维原纤化程度,两者变化规律一致,当NaOH质量分数为3%时,纤维的保水值和比表面积分别提高了118.9%和47.9%。纤维的结晶度随NaOH质量分数的增大而略有提高;当NaOH质量分数较低时,对纤维力学性能影响较小。     

苯基次磷酸铝阻燃改性聚乳酸材料

为了获得性能较优的阻燃聚乳酸材料,以苯基次磷酸铝(BPA-Al)为阻燃剂,聚乳酸(PLA)作为基体,利用熔融共混法制得BPA-Al/PLA复合材料。采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、拉曼光谱、氧指数等测试手段对BPA-Al/PLA复合材料及其残炭进行表征。结果表明,BPA-Al可有效抑制熔滴,提高PLA的阻燃性能和维卡软化温度。当BPA-Al的质量分数达到30%时,BPA-Al/PLA复合材料的氧指数为25.0%,水平垂直燃烧等级达V-0,维卡软化温度为65.8℃。同时,BPA-Al/PLA复合材料的力学性能较好。     

亚麻纤维增强立构聚乳酸复合材料的制备及界面改性

采用熔融共混及注塑成型法制得立构聚乳酸(sc-PLA)及亚麻纤维/立构聚乳酸(Flax/sc-PLA)复合材料,并通过差示扫描量热分析、动态力学分析、热重分析、扫描电镜、维卡软化温度及力学性能测试等方法研究了亚麻纤维增强及偶联剂六亚甲基二异氰酸酯(HMDI)界面改性对Flax/sc-PLA复合材料结构与性能的影响。结果表明:亚麻纤维的加入可有效提高sc-PLA的立构结晶度、耐热性以及力学性能,Flax/sc-PLA复合材料的立构结晶度由17.3%提高到24.9%,维卡软化温度由161.1℃升至195.7℃,拉伸强度也从57.4 MPa提高到62.5 MPa。通过HMDI界面改性可有效改善复合材料的界面相容性,使复合材料的拉伸强度进一步提高到70.4 MPa。此外,HMDI改性还提高了复合材料的热稳定性,其初始降解温度和动态储能模量G'均比未改性复合材料显著提高。     

低聚马来酸-柠檬酸交联处理对Lyocell纤维抗原纤化性能的影响

采用低聚马来酸(PMA)和柠檬酸(CA)作为混合交联剂处理Lyocell纤维,以克服其易于原纤化的缺点,使其具备较强的抗原纤化性能。系统研究了PMA-CA的交联条件对Lyocell纤维抗原纤化性能及力学性能的影响规律,得到了PMA-CA与Lyocell纤维交联后处理的最佳实验条件;改性后的Lyocell纤维抗原纤化性能提高16.8倍,断裂强度只下降10.3%。红外光谱表明Lyocell纤维与PMA-CA发生了酯化反应,形成了网状交联结构,从而使Lyocell纤维的抗原纤化能力明显提高。     

聚对苯撑苯并二噁唑原纤化纳米纤维制备技术及结构性能

聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维是一种具有多重原纤结构的高分子聚合物。通过机械力作用可以使PBO纤维发生原纤化,制备具有直径小于100 nm的PBO原纤化纳米纤维。文中对PBO纤维发生原纤化的历程及机理进行研究,扫描电镜观察发现PBO纤维的原纤化过程包括:脱除皮层、主干破坏、进一步原纤化等阶段,剥离和劈裂是原纤化的主要方式。经过原纤化处理的PBO纤维,呈现不同尺寸纤维组成的多分散体。打浆度70°SR的PBO原纤化纳米纤维的直径可达到50 nm,其保水值118%,纤维长度分布主要集中在0.3~0.5 mm,比表面积21.89 m~2/g。以PBO原纤化纳米纤维为原料,通过湿法成形方式在抄纸系统上制备的纸基材料力学性能随着原纤化程度增加而增加。     

聚对苯撑苯并二(口恶)唑原纤化纳米纤维制备技术及结构性能

聚对苯撑苯并二(口恶)唑(PBO)纤维是一种具有多重原纤结构的高分子聚合物.通过机械力作用可以使PBO纤维发生原纤化,制备具有直径小于100 nm的PBO原纤化纳米纤维.文中对PBO纤维发生原纤化的历程及机理进行研究,扫描电镜观察发现PBO纤维的原纤化过程包括:脱除皮层、主干破坏、进一步原纤化等阶段,剥离和劈裂是原纤化的主要方式.经过原纤化处理的PBO纤维,呈现不同尺寸纤维组成的多分散体.打浆度70°SR的PBO原纤化纳米纤维的直径可达到50 nm,其保水值118％,纤维长度分布主要集中在0.3～0.5 mm,比表面积21.89 m2/g.以PBO原纤化纳米纤维为原料,通过湿法成形方式在抄纸系统上制备的纸基材料力学性能随着原纤化程度增加而增加.     

原纤化天丝纤维纸基复合材料的制备及其电气性能的研究

天丝纤维作为一种可再生纤维,具有多重原纤结构的特点,通过原纤化处理制备的微纳米级别的天丝纤维可广泛应用于超级电容器、电池隔膜等材料领域。本文选取高度原纤化的天丝纤维,探讨了天丝纤维纸基复合材料结构对其介电常数及击穿电压的影响规律。结果表明,天丝纤维纸基复合材料的相对介电常数实测值与按照体积比经验理论公式模拟计算值有较好对应性;采用具有微纳米直径的天丝纤维制备的定量40 g/m~2的电解电容器纸,压光后介电强度可达到18.27 kV/mm;参考复合介质串联电容模型,可根据单层纸参数计算双层天丝纤维纸基复合材料的击穿电压,从而指导双层电容器隔膜的结构配方设计。     

亚麻落麻纤维增强可降解复合材料的拉伸强度预测

采用非织造结合热压成型工艺制备了亚麻落麻纤维增强聚乳酸(PLA)基可降解复合材料(亚麻落麻/PLA),研究了纤维体积分数对材料拉伸强度的影响,并利用 Kelly-Tyson拉伸强度预测模型及相关修正理论,提出了非连续植物纤维增强可降解复合材料(D-NFRBC)强度预测模型,该模型考虑了纤维长度、取向角、直径、强度概率分布及材料界面剪切强度与材料中纤维临界长度、纤维极限拉伸强度三者间制约关系对复合材料强度的影响。结果表明;亚麻落麻/PLA拉伸强度在纤维体积分数为39.6%时达到最大,应用本文建立的强度预测模型所得亚麻落麻/PLA拉伸强度预测值与实验值吻合良好。     

Characterisation of polylactic acid biocomposites made from prepregs composed of woven polylactic acid/hemp–Lyocell hybrid yarn fabrics

This paper describes the mechanical properties and water absorption characteristics for biocomposites made from woven PLA/hemp/Lyocell prepregs. The aim was to improve the properties with the addition of Lyocell fibre into a hybrid yarn. Well-aligned hybrid yarns composed of hemp/PLA, hemp–Lyocell/PLA, respective, Lyocell/PLA were made by wrap spinning. Unidirectional satin fabrics were made by weaving with PLA (warp) and the hybrid yarns (weft). Uniaxial composites were fabricated with 30 fibre mass% using compression moulding. The composites were investigated for tensile, flexural and impact properties. Combining hemp with Lyocell in a PLA matrix improves the mechanical properties, compared to hemp/PLA composites. The composite made from the satin Lyocell/PLA fabric gave the best mechanical properties. The type of fibre reinforcement compositions did not significantly affect the water absorption of the biocomposites. Scanning electron microscopy showed that fibre pull-outs appear more often in hemp/PLA composites than in composites also including Lyocell fibre.     

Effect of aluminum trihydroxide on flame retardancy and dynamic mechanical and tensile properties of kenaf/poly(lactic acid) green composites

In this work, the effect of aluminum trihydroxide (ATH) on the flame retardancy and dynamic mechanical and tensile properties of kenaf/poly(lactic acid) green composites was explored. Prior to composite fabrication, poly(lactic acid) (PLA) pellets filled with ATH powder at different loadings (0, 10, 20, 30, and 50?wt.%) were processed by using a twin-screw extrusion technique. The green composites were fabricated using the pellets and chopped kenaf fibers by a compression molding method. The kenaf fibers were used as primary reinforcement, and the contents were fixed to 40?wt.% of the total, and the average fiber length was 3?mm long. It was noticeable that the flame retardancy of kenaf/PLA green composite with ATH was improved by 66%, and the storage modulus and tensile modulus were enhanced by 136 and 59%, respectively, compared with the kenaf/PLA counterpart without ATH. It was concluded that the ATH incorporated into PLA by extrusion technique played a significant role not only as flame-retardant but also as secondary reinforcement of kenaf/PLA green composites.     

碳纳米管类型对CNTs/Lyocell复合纤维结构与性能的影响

分别采用单壁碳纳米管（SWNTs）和多壁碳纳米管（MWNTs）这两种碳纳米管（CNTs）制备不同的CNTs/Lyocell复合纤维,探讨了碳纳米管类型对复合纤维的结构与性能的影响。结果表明,碳纳米管类型并未影响CNTs/Lyocell纤维的结晶结构,质量分数为1%的SWNTs或MWNTs在Lyocell基体中分布都比较...     

PLA/木质纤维复合材料的制备及性能

目的研究PLA/木质纤维复合材料的制备工艺过程,分析PLA纤维含量对复合材料力学性能的影响,确定最优配比,以获得一种可应用于包装中的新型环保复合材料。方法将不同质量配比的PLA纤维及木质纤维按照造纸的工艺进行抄造,获得湿纸胚后再进行热压处理,获得需要的复合材料。对PLA纤维在复合材料中的分散性以及复合材料的力学性能进行表征与测试。结果分散性试验表明,PLA纤维能够与木质纤维均匀混合;当PLA纤维的质量分数为10%时,复合材料的性能较好。力学测试表明,复合材料的拉伸强度最大可达到42.79 MPa,耐折次数可达到1015次。结论 PLA/木质纤维复合材料可采用造纸的方法进行制备,且力学性能较好,能在包装领域内有较为广泛的应用,同时也为可降解纤维的研究应用提供了一种新思路。     

Fabrication and characterization of fully biodegradable natural fiber-reinforced poly(lactic acid) composites

Polymer composites were fabricated with poly(lactic acid) (PLA) and cellulosic natural fibers combining the wet-laid fiber sheet forming method with the film stacking composite-making process. The natural fibers studied included hardwood high yield pulp, softwood high yield pulp, and bleached kraft softwood pulp fibers. Composite mechanical and thermal properties were characterized. The incorporation of pulp fibers significantly increased the composite storage moduli and elasticity, promoted the cold crystallization and recrystallization of PLA, and dramatically improved composite tensile moduli and strengths. The highest composite tensile strength achieved was 121 MPa, nearly one fold higher than that of the neat PLA. The overall fiber efficiency factors for composite tensile strengths derived from the micromechanics models were found to be much higher than that of conventional random short fiber-reinforced composites, suggesting the fiber–fiber bond also positively contributed to the composites’ strengths.     

聚酯-聚酰胺6中空桔瓣超细纤维/Lyocell纤维非织造复合材料的制备与性能

采用纺粘技术制备聚酯-聚酰胺6(PET-PA6)双组份中空桔瓣纤维,并与Lyocell纤维网复合,经高压水刺制备双层复合结构的PET-PA6/Lyocell非织造材料,研究了纤维复合比例及面密度对复合非织造材料性能的影响.结果 表明:PET-PA6/Lyocell复合非织造材料具有明显的三维立体结构和双层复合结构,PE...