4种生物胶与麦秸秆制备复合材料性能比较

为比较生物胶（海藻酸钠、瓜尔胶、淀粉胶、植物蛋白胶）与麦秸秆制备麦秸秆/生物胶复合材料的力学性能和吸湿性能,分析了4种生物胶和麦秸秆的红外光谱,测试了麦秸秆/生物胶复合材料的力学性能和吸湿性能,观察了它们的微观结构。结果表明:4种生物胶均有-OH和-CH伸缩振动吸收峰,植物蛋白胶有-NH₂伸缩振动吸收峰和-O-吸收峰。植物蛋白胶制备的复合材料力学性能较好,吸湿率较小,其拉伸强度比海藻酸钠、瓜尔胶、淀粉胶制备的复合材料分别高436%、93%、416%,弯曲强度分别高922%、49%、963%,弹性模量分别高714%、678%、254%,平衡吸湿率分别小42%、17%、16%。麦秸秆/植物蛋白胶和麦秸秆/瓜尔胶复合材料中麦秸秆被基体包裹较好,植物蛋白胶-麦秸秆和瓜尔胶-麦秸秆两相界面模糊,两者结合较好;而麦秸秆/海藻酸钠和麦秸秆/淀粉胶复合材料两相界面空穴和缺陷较多,麦秸秆与基体之间存在明显界面,与麦秸秆结合较差。麦秸秆/植物蛋白胶复合材料在力学性能方面与塑料基复合材料相当,而吸湿性能有待提高。      

硼酸锌含量对麦秸秆/PP复合材料耐霉菌腐蚀性能的影响

为探讨防霉剂硼酸锌对麦秸秆/聚丙烯(PP)复合材料耐霉菌腐蚀性能的影响,对添加不同含量硼酸锌的麦秸秆/PP复合材料进行了霉菌加速腐蚀实验。测试其腐蚀后的力学性能、颜色变化和吸水性,采用FTIR分析其官能团的变化,采用体视显微镜观察并分析复合材料表面霉菌生长情况及表面微观结构。结果表明:硼酸锌对麦秸秆/PP复合材料耐腐蚀性能有较好的改善作用,硼酸锌最佳添加量为2wt%,麦秸秆/PP复合材料腐蚀后表面霉菌生长较少,其弯曲强度、弯曲弹性模量、拉伸强度和冲击强度比不添加硼酸锌分别提高6.5%、50.2%、6.8%和11.1%,吸水率和色差值降低23.9%和30.7%。含量为2wt%的硼酸锌能够有效阻止霉菌菌丝腐蚀麦秸秆/PP复合材料的麦秸秆纤维素和半纤维素,而硼酸锌含量较高时会影响复合材料的界面,导致界面处麦秸秆纤维更易受霉菌腐蚀作用。     

麦秸秆粉/PP木塑复合材料紫外线加速老化性能

以麦秸秆粉为填充材料(质量分数50%),以聚丙烯(PP)膜为基体材料,采用混炼模压成型制备麦秸秆/PP木塑复合材料,对其进行紫外线加速老化实验,对比研究不同填充材料的木塑复合材料老化前后的力学性能和颜色变化,用FTIR分析探讨了复合材料老化机制,用SEM观察其表面微观形貌。结果表明,紫外线加速老化会导致麦秸秆/PP复合材料力学性能降低,当老化时间小于960 h时,麦秸秆/PP木塑复合材料弯曲强度、拉伸强度下降幅度较小,老化时间大于960 h时,力学性能下降幅度较大,材料褪色明显; 老化1200 h其弯曲强度、拉伸强度、冲击强度分别下降67.2%、47.89%、32.41%; 麦秸秆纤维中羟基加速了PP的紫外光降解,最终材料表面出现明显裂纹,部分纤维剥落并伴随有PP粉化现象。     

阻湿剂对麦秸秆/植物蛋白胶复合材料阻湿性能与微观结构的影响

为探讨阻湿剂氯化石蜡、甘油对麦秸秆/植物蛋白胶复合材料阻湿性能、微观结构及化学结构的影响,采用热压成型方法制得添加2种阻湿剂的复合材料。分别测试麦秸秆/植物蛋白胶复合材料的力学性能、吸水率和吸湿率变化,采用FTIR分析其官能团的变化,测试接触角分析其润湿性能,并用体视显微镜观察分析复合材料弯曲断面微观结构。结果表明:添加氯化石蜡麦秸秆/植物蛋白胶复合材料弯曲强度、弯曲弹性模量最大,比未添加复合材料分别提高67%、129%,添加甘油麦秸秆/植物蛋白胶复合材料冲击强度较大,比未添加复合材料提高44%;添加氯化石蜡和甘油麦秸秆/植物蛋白胶复合材料2 h吸水厚度膨胀率小于未添加复合材料;随着吸湿时间的增加,3种复合材料吸湿率均呈上升趋势,其中添加氯化石蜡麦秸秆/植物蛋白胶复合材料吸湿平衡率最小为4.3%;添加氯化石蜡麦秸秆/植物蛋白胶复合材料的弯曲断面微观结构较好,内部结合紧密,表面纤维暴露较少,阻湿性最好。      

四种壳类纤维/聚氯乙烯木塑复合材料的蠕变及磨损性能

选用4种壳类纤维-椰子壳、榛子壳、核桃壳和稻壳为填充材料,聚氯乙烯（PVC）为基体材料,制备壳类纤维/PVC复合材料,对4种壳类纤维进行了FTIR和热分析,对4种壳类纤维/PVC复合材料进行蠕变及磨损性能测试。结果表明：4种壳类材料中,稻壳纤维中纤维素含量最高,为43.6%,稻壳纤维/PVC复合材料具有较好的结合界面和力学性能,其压缩、拉伸和弯曲强度最高,分别为43.1 MPa、23.2 MPa和46.1 MPa,比强度最低的核桃壳纤维/PVC复合材料分别高出13.7%、33.3%和21.0%,在相同应力作用下,稻壳纤维/PVC复合材料蠕变应变值最小;在相同磨损条件下,稻壳纤维/PVC复合材料的比磨损率最小,其摩擦系数亦为最小。     

三种壳类植物纤维/聚氯乙烯复合材料性能比较

以壳类植物纤维(榛子壳、椰壳、稻壳)为填料,以聚氯乙烯(PVC)为基体,采用挤出成型工艺制备三种壳类植物纤维/PVC复合材料。对三种壳类植物纤维进行了成分分析;对三种壳类植物纤维/PVC复合材料进行了力学性能和吸水性能测试,并进行了FTIR和TG-DSC联用法分析,用SEM观察了复合材料断面微观结构。结果表明:三种壳类植物材料中,稻壳纤维素含量最高,稻壳纤维/PVC复合材料有较好的结合界面和力学性能,稻壳纤维/PVC复合材料弯曲强度为69.79 MPa,分别比椰壳纤维/PVC和榛子壳纤维/PVC复合材料高4.34%和24.87%。三种壳类植物纤维/PVC复合材料24h吸水率均小于1%,其中椰壳纤维/PVC复合材料吸水性较小,其24h吸水率为0.600 5%,榛子壳纤维/PVC复合材料热稳定性较好。三种壳类植物纤维/PVC复合材料力学性能和吸水性均符合国家标准GB/T 24137—2009和GB/T 24508—2009要求。     

麦秸秆/聚丙烯发泡复合材料的热稳定性与微观结构

为探讨发泡剂偶氮二甲酰胺(AC)添加量对麦秸秆/聚丙烯(PP)发泡复合材料的热稳定性、微观结构以及化学结构的影响,采用TG-DSC、FTIR和体视显微镜分析了麦秸秆/PP发泡复合材料的热稳定性、化学结构和微观结构,并测定了复合材料的线性膨胀系数、导热系数、表观密度和力学性能。结果表明:AC添加量及其热分解程度均对麦秸秆/PP发泡复合材料的热稳定性、泡孔结构和热膨胀性能影响显著;当AC添加量为1.0wt%时,其热分解程度最高,复合材料具有较好的热稳定性,泡孔结构均匀,麦秸秆与基体界面稳定,线性膨胀系数最小。所得结论表明,当AC添加量为1.0wt%时,麦秸秆/PP发泡复合材料具有较好的综合性能。      

不同秸秆增强环氧树脂复合材料的力学性能研究

秸秆具有生物降解、绿色环保等特性,且来源丰富,在绿色纺织复合材料领域受到广泛关注。本文采用真空辅助法制备了长芦苇秆、麦秆、高粱秆、稻草秆增强环氧树脂复合材料,研究了芦苇秸秆在整体和劈裂状态下复合材料的力学性能,并比较了在劈裂状态下芦苇秸秆和其他3种秸秆增强复合材料的力学性能及形态特征,分析了4种秸秆的红外光谱、表面润湿性、表面元素及微观结构。结果表明:4种秸秆均有相似的振动吸收峰位置,且它们表面微观结构差异较大,但其相同之处是表面均有硅元素、氧元素以及碳元素。同时4种秸秆都具有疏水性,芦苇秆、高粱秆、麦秆和稻草秆与水的接触角依次降低。在力学性能上,由于纤维素纤维在秸秆内合理有效分布使其出现结构物效应,秸秆增强复合材料的弯曲性能较拉伸性能具有明显的优势,同时芦苇秆劈材增强环氧树脂复合材料的拉伸强度和弯曲强度比芦苇秆复合材料高165.07%、55.72%。在4种秸秆劈材复合材料中,芦苇秆劈材复合材料的拉伸、弯曲性能最好,其次是稻草杆、高粱杆、麦秆复合材料。秸秆增强复合材料的开发有利于提高秸秆资源利用率,为复合材料的开发利用提供了新路径。     

稻壳粉/PP复合材料的力学性能

制备了稻壳粉/聚丙烯(PP)复合材料,分析了稻壳粉粒度及含量对PP复合材料力学性能的影响,用扫描电镜(SEM)对稻壳粉/PP复合材料拉伸断面进行了分析。结果表明,稻壳粉粒径和含量对PP复合材料性能有一定影响,稻壳粉粒径为245μm的PP复合材料有较好的综合力学性能;随着稻壳粉含量的增加,PP复合材料拉伸强度及断裂伸长率下降,稻壳粉含量为30%时,复合材料弯曲强度和模量均有最大值。稻壳粉含量较低时,其在PP中分散较好,与PP相容性好,复合材料为韧性破坏;稻壳粉含量较高时,稻壳粉有集聚现象,与PP相容性较差,材料的性能较低,复合材料为脆性破坏。     

壳聚糖/纤维素生物质发泡复合材料多孔结构的表征

以壳聚糖微粒为增强体,离子液体为纤维素溶剂,采用冷冻干燥法成功制备了壳聚糖/纤维素生物质发泡复合材料。利用SEM、XRD和TGA表征多孔复合材料微观结构、结晶性能以及热稳定性,测试了其孔隙率和吸水性能。实验结果表明:壳聚糖/纤维素多孔复合材料具有三维相互贯通的微孔结构,壳聚糖粉体有助于孔洞结构的形成,TGA结果显示纤维素多孔材料的热稳定性能得以提高。XRD结果显示纤维素经离子液体溶解再生后晶型结构由纤维素I转化为纤维素II。纤维素含量较低(≤4wt%)时,随1wt%壳聚糖粉体的加入,孔隙率明显提高。壳聚糖/纤维素多孔复合材料的力学性能随纤维素含量的增加而不断提高,而吸水性能有所下降。壳聚糖与纤维素质量比为1∶3时,壳聚糖/纤维素多孔复合材料孔隙率为72.7%,吸水率和相对保湿率分别为28.0g/g和17.6g/g,断裂强度和断裂伸长率分别为0.32 MPa和25.4%,能够作为一种优良的吸附材料用于制备高性能的医用敷料。     

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...     

Mechanical behaviour of agro-residue reinforced poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate), (PHBV) green composites: A comparison with traditional polypropylene composites

Novel green composites were successfully fabricated by incorporating agro-residues as corn straw (CS), soy stalk (SS) and wheat straw (WS) into the bacterial polyester, poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate), PHBV, by melt mixing technique. Effects of these biomass fibers on mechanical, thermal, and dynamic mechanical properties of PHBV were investigated. A comparative study of biomass fiber-reinforced polypropylene composite systems was performed. The tensile and storage modulus of PHBV was improved by maximum 256% and 308% with the reinforcement of 30 wt.% agricultural byproducts to it. For equal amounts of (30%) biomass fibers, tensile and flexural modulii of PHBV composites showed much higher values than corresponding PP composites. Alkali treatment of wheat straw fibers enhanced strain @ break and impact strength of PHBV composites by ∼35%, hardly increasing strength and modulus compared to their untreated counterparts. DMA studies indicated better interfacial interaction of PHBV with the biomass fibers than PP. Scanning electron microscopy (SEM), used to study the morphology of composites, also revealed similar outcomes.     

Green composites from a conjugated linseed oil-based resin and wheat straw

Green composites have been prepared using a free radically cured conjugated linseed oil-based resin reinforced with wheat straw. The effect of the amount of the wheat straw; the size of the wheat straw fiber; the matrix crosslink density; the incorporation of a compatibilizer, maleic anhydride; and the molding pressure on the structure, water absorption, and thermal and mechanical properties of the composites has been investigated. In general, increasing the amount of the wheat straw, the crosslink density of the matrix, and the molding pressure leads to improved thermal and mechanical properties. By using maleic anhydride as a compatibilizer, significant improvements in the mechanical properties can be achieved. Results from water uptake experiments indicate that the amount and fiber size of the wheat straw are the major factors influencing the absorption of water in the composite. The composites prepared are composed of 75–95 wt.% renewable materials and most have properties suitable for industrial applications.     

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。