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。      

剪切场下少量碳纳米管对HDPE结晶结构和性能的影响

通过动态保压注塑成型装置研究剪切场下少量多壁碳纳米管(MWCNTs)对高密度聚乙烯(HDPE)的结晶结构和性能的影响。拉伸测试结果表明,普通注塑成型下MWCNTs含量为1.8%的HDPE/MWCNTs与纯HDPE相比,拉伸强度从28MPa增加到30MPa,冲击强度由22 kJ/m2提高至29 kJ/m2;而剪切场下成型的HDPE和HDPE/MWCNTs样品,其拉伸强度分别达到49MPa和63MPa,同时冲击强度分别为54kJ/m2和69kJ/m2。微观扫描分析显示,普通成型下的HDPE和HDPE/MWCNTs制品内部均呈现出无序的结晶结构,而剪切场下成型的制品内部结晶排列规整,均有串晶状的结晶结构产生。尤其在HDPE/MWCNTs制品中,发现了片晶附生于MWCNTs表面而形成杂化的串晶结构。以上的结果表明,在剪切场下MWCNTs可以明显影响HDPE的结晶和力学性能。     

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%。     

活性炭/高密度聚乙烯复合材料的力学性能

以稻壳为原料,以H₃PO₄、KOH、ZnCl₂为活化剂在600℃条件下制备三种活性炭,以生物炭、三种活性炭为填料填充高密度聚乙烯(HDPE)制备生物炭/HDPE复合材料和活性炭/HDPE复合材料,并对其力学性能进行测试和分析。结果表明,活性炭比生物炭具有更高的比表面积和发达的孔隙结构,其中经H₃PO₄活化制备的活性炭比表面积最高,为714.27 m2/g;活性炭/HDPE复合材料比生物炭/HDPE复合材料具有更佳的力学性能,相对于其他材料而言,经H₃PO₄活化制备的活性炭/HDPE复合材料具有较佳的弯曲性能、拉伸性能、刚性、弹性、抗蠕变性能及抗应力松弛能力,其弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、拉伸模量分别为38.66 MPa、2.46 GPa、32.17 MPa、1.95 GPa。本研究可为活性炭的材料化利用提供有益的借鉴经验。      

纳米MgO/高密度聚乙烯复合材料的性能

通过熔融共混法制备了纳米MgO/高密度聚乙烯(nano-MgO/HDPE)复合材料, 并对该复合材料的力学性能进行了测试, 用SEM对nano-MgO在nano-MgO/HDPE复合材料中的分散情况进行了观测, 通过紫外可见光谱研究了复合材料的紫外屏蔽性能, 通过TG研究了复合材料的热稳定性, 通过DSC研究了复合材料的结晶性能。结果表明:虽然nano-MgO的引入使HDPE的热分解温度有所降低, 但nano-MgO的引入提高了HDPE的冲击强度、弯曲强度及紫外屏蔽性能。当nano-MgO含量为2wt%时, nano-MgO/HDPE复合材料的冲击强度比纯HDPE高14%。当nano-MgO含量为4wt%时, nano-MgO/HDPE复合材料的弯曲强度比纯HDPE高18%。nano-MgO在nano-MgO/HDPE复合材料中的分散均匀, 且nano-MgO的引入可以促进HDPE的结晶。      

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。      

HDPE/CB-GP复合材料体系电性质的研究

当HDPE含量46％（质量分数，以下同）、其它添加剂（如抗氧剂、阻燃剂、交联剂和润滑剂等辅助填料）的含量11％，两种导电填料石墨（GP）和碳黑（CB）的总含量为43％时，研究结果表明石墨含量的变化对HDPE/CB-GP复合材料室温电阻率、阴C强度和后NTC强度有显著的影响．HDPE/CB-GP复合材料中GP的含量〈8．6％时，样品的室温电阻率〈30Ω·m，PTC强度〉7、后NTC强度〈1．3；电阻率．温度曲线经过17次冷热循环后重现性好，复合材料具有实际应用价值；GP在复合材料中为层片状结构。     

废纸浆增强HDPE复合材料的力学性能

将废旧瓦楞纸板粉碎制浆,与高密度聚乙烯通过注塑成型制备废纸浆/HDPE复合材料。研究了废纸浆含量,相容剂HDPE-g-MAH和LDPE-g-GMA,加工助剂S-105、TKM-M80和Deoflow A对废纸浆/HDPE复合材料力学性能的影响,通过扫描电镜SEM分析了复合材料的冲击断面,结果表明,HDPE-g-MAH和...     

交联剂对HDPE/竹粉复合发泡材料性能的影响

以高密度聚乙烯(HDPE)为基体塑料,偶氮二甲酰胺与氧化锌复配物为发泡剂,过氧化二异丙苯(DCP)为交联剂,采用两步模压发泡法制备了HDPE/竹粉复合发泡材料,并研究了交联剂对复合材料密度和回弹性能、发泡性能、力学性能的影响。结果表明:当交联剂的添加质量分数为0.6%时,HDPE/竹粉复合发泡材料的密度达最小值,为0.054 g/cm~3;回弹率达最大值,为90.5%;当交联剂的添加质量分数为0.4%时,复合发泡材料的泡孔分布相对多而均匀,弯曲强度达最大值,为29.3 MPa,相比未发泡材料约低8.2%,冲击强度为6.8 k J/m~2,相比未发泡材料约低16%。     

超微粉煤灰填充高密度聚乙烯复合材料的制备与性能

采用悬臂梁缺口冲击、差示扫描量热(DSC)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等方法研究了蒸汽气流磨制备的超微粉煤灰(UFA)填充对高密度聚乙烯冲击强度、拉伸强度、弯曲强度和结晶度的影响。结果表明,未经表面处理的超微粉煤灰粒子可在聚乙烯中均匀分散;随着UFA含量从0phr增加至80phr,复合体系的刚性提高、结晶度增加,伸长率下降,但拉伸强度下降甚微(从21.76 MPa减少至19.65 MPa)。复合材料的冲击强度在超微粉煤灰添加量为60phr时从纯树脂的27.64 J/m2提高到60.54 J/m2,有大幅度的增加,超微粉煤灰具有明显的刚性粒子增韧作用。     

高密度聚乙烯官能化和增容作用的研究

通过红外光谱分析、与水的接触角测定、力学性能测定,研究了空气中不同环境温度下紫外线辐照对高密度聚乙烯(HDPE)结构与性能的影响以及紫外辐照官能化HDPE对HDPE/聚乙烯醇(PVA)纤维体系的增容作用。实验结果表明,紫外辐照后,HDPE分子链上引入了—C(C=O)CH₃,—CH₂C(=O)CH₂—,—C(=O)O—等含氧官能团,实现了HDPE的官能化。提高环境温度可提高HDPE官能化速度。紫外辐照后,HDPE的杨氏模量和拉伸屈服强度提高,但断裂伸长率和缺口冲击强度下降。官能化HDPE对HDPE/PVA纤维共混体系有增容作用,增容后的共混物的拉伸屈服强度提高和缺口冲击强度得到提高。     

HDPE紫外辐照改性及其与PVA共混体系的力学性能

研究了紫外辐照对高密度聚乙烯（HDPE）结构与性能以及HDPE/聚乙烯醇（PVA）短纤维共混体系力学性能的影响。结果表明,在空气中通过紫外辐照可在HDPE分子链上引入C=0、C-0含氧基因,使HDPE分子量下降、熔点降低、结晶度增大并产生凝胶。以辐照HDPE为增容剂,增强了HDPE与PVA相界面的相互作用,共混物的拉伸屈服强度和缺口冲击强度得到提高。     

HDPE/PA6共混阻隔材料的制备及研究

采用熔融挤出法制备了高密度聚乙烯(HDPE)与马来酸酐(MAH)的接枝物(HDPE-g-MAH),并用红外光谱证实了接枝反应。以此接枝物为相容剂制备HDPE/PA6共混材料。研究了PA6和相容剂用量对共混材料形态结构、力学性能及阻气性能的影响。SEM表明相容剂可以明显改善HDPE与PA6的相容性。PA6的加入显著提高了HDPE对氧气的阻隔性能。     

基于响应曲面法的木塑复合材料强度分析及挤出工艺优化

以杨木纤维(WF)为增强材料,以高密度聚乙烯(HDPE)为基体,马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE)为偶联剂,采用熔融挤出法制备了 WF/HDPE复合材料.选取WF含量、偶联剂添加量、挤出温度为自变量,试件的抗冲击强度、弯曲强度、拉伸强度为响应值,采用Box-BehnkenDesign方法设计实验并利用响应曲面法建立WF/H...     

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。     

微波辐照增韧高密度聚乙烯共混材料的研究

采用自行设计的聚合物微波辐照装置，研究微波辐照对填充高密度聚乙烯共混材料力学性能的影响。结果表明，微波辐照能在不影响材料刚性的基础上，提高材料的韧性和断裂伸长率，炭黑、钛酸铅锆（PZT）、碳酸钙填充的高密度聚乙烯经微波辐照后在保持屈服强度基本不变的情况下断裂伸长率分别提高了270％、100％、41％。透射红外光谱（FT－IR）、光电子能谱（ESCA）和扫描电镜（SEM）分析表明，微波辐照对以微波导体为填料的高密度聚乙烯的增强是界面化学反应和物理浸润协同作用的结果；微波对介电材料为填料的高密度聚乙烯的增强主要是物理浸润的结果。微波辐照对不同填料填充高密度聚乙烯的界面相互作用的强弱顺序为：微波导体＞磁性材料＞介电材料。     

SiC陶瓷真空钎焊接头的组织及性能分析

采用BNi-5钎料对SiC陶瓷进行真空钎焊, 获得了力学性能良好的SiC钎焊接头, 并对焊缝的微观结构和形成过程进行了分析。研究结果表明, Ni基钎料与SiC母材发生反应生成层状界面反应层结构, 所形成的SiC钎焊接头钎缝微观形貌可以表述为:SiC母材/石墨+Ni₂Si/Ni₂Si/石墨+Ni₂Si/Cr₃Ni₂SiC/Ni+Cr₃Ni₅Si₂/Cr₃Ni₂SiC/石墨+Ni₂Si/Ni₂Si/石墨+Ni₂Si/SiC母材。所得SiC钎焊接头常温力学性能较好, 平均钎焊接头剪切强度可达到124 MPa。Ni基钎料钎焊SiC陶瓷接头的断裂位置位于钎料与陶瓷基体间的界面反应层, 主要原因是界面反应层中Ni₂Si和Cr₃Ni₂SiC等脆性化合物在钎焊接头拉伸变形过程中会产生应力集中, 在残余钎焊应力的共同作用下钎焊接头发生断裂。