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%。     

棉秆皮纤维的提取及其结构、性能研究

为更有效地利用废弃农作物秸秆资源,研究了常温常压碱处理提取天然棉秆皮纤维的技术,讨论了氢氧化钠溶液质量浓度、温度和时间等碱提取工艺参数对棉秆皮失重率的影响,并采用FT-IR、SEM、XRD等方法对优化工艺提取的棉秆皮纤维的化学成分、表面形态、结晶结构、力学性能等进行了表征。结果表明,NaOH质量浓度为15g/L、液固比为30mL/g、处理温度为100℃、处理时间为120min时,棉秆皮失重率较大,木质素、半纤维素、果胶等杂质去除较多。天然棉秆皮纤维结晶度为53.72%,断裂强度约1.6cN.dtex-1,断裂伸长率为5.91%,性能接近天然纤维素纤维黄麻。     

碱处理对竹纤维/聚乳酸可降解复合材料性能影响研究

以NaOH溶液为改性剂对竹纤维进行碱处理,再与聚乳酸(PLA)熔融共混制备竹纤维/PLA可降解复合材料。探讨了NaOH溶液浓度、碱处理时间和碱处理温度对复合材料拉伸强度、抗弯强度和耐水性能的影响规律,并采用扫描电子显微镜(SEM)对碱处理竹纤维的表面形貌进行了观测。结果表明,碱处理使竹纤维表面粗糙度增大,单纤维的强度提高,有效提高了与PLA基体的机械黏接力。但碱浓度过大、处理时间过长或处理温度过高时,纤维素分子链排列致密程度降低,整体纤维的力学性能下降。NaOH溶液浓度为3%,处理时间为4h,处理温度为60℃时,所制得竹纤维/PLA复合材料拉伸性能、弯曲性能和耐水性能均最佳。     

响应面法优化蛋壳膜硫酸软骨素提取工艺

目的 以鸡蛋壳膜为原材料,采用碱盐法提取硫酸软骨素。方法 以多糖提取率为指标研究提取时间、提取温度、碱盐比和液料比对试验的影响。在单因素实验基础上,用响应曲面法分析优化试验的各种条件。结果 得到了提取蛋壳膜硫酸软骨素的最佳工艺参数,提取时间为8 h,提取温度为65 ℃,碱盐比为6∶1,液料比为15∶1。在此条件下,硫酸软骨素的提取率为74.0%。结论 通过响应曲面设计试验及验证试验证明该最佳反应条件具有一定的可靠性与可行性。     

静电纺羧甲基壳聚糖纳米纤维直径的预测模型

目的研究羧甲基壳聚糖溶液浓度和静电纺丝工艺参数对纳米纤维直径的影响。方法按照静电纺丝的原理,选取溶液浓度、电压、流量和喷头直径等4个影响因素,使用响应面法中的Box-Behnken设计对羧甲基壳聚糖静电纺丝纤维直径进行预测,得到二次多元回归模型。结果羧甲基壳聚糖溶液浓度、流量、浓度的二次项和喷头直径的二次项对纤维直径影响显著,该模型实验值与预测值高度拟合。结论通过响应面得到的模型能预测羧甲基壳聚糖纤维的直径,同时明确了羧甲基壳聚糖纤维的最佳电纺参数。     

响应曲面法优化硫脲浸出烧结灰中银的工艺研究

以炼铁烧结机头除尘灰(烧结灰)为实验原料,通过XRF、XRD、SEM-EDS手段对原料进行表征,采用酸性硫脲法浸出烧结灰提取银。在单因素实验的基础上,使用响应曲面法(RSM)对烧结灰中提取银的工艺条件进行优化,以炼铁烧结灰中银的浸出率为响应值,选取对硫脲浸出烧结灰提银过程有显著影响的变量(反应温度、硫脲浓度、浸出时间)作为考察因素,采用Central Composite Design(CCD)中心设计方案以三因素五水平设计实验,得到最优的提银工艺条件,并获得拟合度高的二阶多项式模型。结果表明:硫脲浸出烧结灰中银的最佳工艺为反应温度50℃、硫脲浓度22g/L、浸出时间90min;在最佳提取条件下,银浸出率的模型预测值为89.38%,实验真实银的浸出率为89.9%,其相对误差为0.52%,表明实际值与模型预测值接近,可用于预测烧结灰提取银的浸出过程。     

超声波微波辅助TMAOH细化棉秆皮纤维研究

超声波/微波协同处理技术(SUMAT)是一种新型的强化加工方法,采用此方法辅助有机碱四甲基氢氧化铵(TMAOH)对蒸汽闪爆(SE)预处理后的棉秆皮纤维进行后处理,以期获得高长径比的棉秆皮纤维。考察了超声波/微波功率、时间、温度及有机碱浓度等工艺参数对棉秆皮纤维的强度以及长径比的影响。结果表明:棉秆皮经SE预处理后,纤维的细度约59dtex,长径比957,断裂强度约2.15cN/dtex。随后的SUMAT/TMAOH协同处理优化后的工艺条件为,超声波功率600W,TMAOH浓度2%,处理时间60min,温度70℃。经此工艺处理后,棉秆皮纤维的脂蜡质、果胶和水溶物总量下降较大,半纤维素含量减少更多,纤维素含量提高到约67.3%,细度约34dtex,长径比1169,断裂强度约2.85cN/dtex。棉秆皮木质素含量在预处理、后处理前后均没有明显变化。与现有方法相比,主要通过去除亲水性半纤维素、果胶、水溶物等,同时保留疏水性木质素而制得高长径比、高断裂强度的棉秆皮纤维,因此更适合用作热塑性基复合材料的增强纤维。     

基于响应曲面法的桑叶萃余物多糖提取工艺优化

以提取生物碱和黄酮的桑叶萃余物为原料,采用响应曲面分析法(RSM)优化桑叶萃余物多糖的超声提取工艺。在单因素实验的基础上,选取对实验结果影响较大的因素:提取时间、提取温度、水料比,根据中心组合(BoxBenhnken)实验设计原理对桑叶多糖的超声提取工艺进行优化,苯酚-硫酸比色法测定桑叶多糖的含量。在分析各个因素的显著性和交互作用的基础上,得到最佳提取工艺条件为:提取温度79.29℃、超声波时间35.90min、水料比8.78mL/g。采用该工艺条件,桑叶多糖的提取得率达到2.97%。与模型预测值相符。     

海藻酸钠/羽毛角蛋白复合纤维的制备与性能

采用酸碱法在鸭毛中提取羽毛角蛋白（FK）,通过正交实验研究了FK提取的最佳条件。将FK与海藻酸钠（SA）进行共混,制备SA/FK复合溶液,测试了复合溶液的流变性。通过湿法纺丝制备SA/FK复合纤维,研究了复合纤维的基本性能并表征了复合纤维分子间氢键作用。结果表明:在最佳提取条件下（提取温度为60.0℃,提取时间为120.00 min,碱浓度为2.00wt%）,FK产率最高为45.75%。SA/FK复合溶液的表观黏度随剪切速率的增加而减小,随FK含量的增加呈现先增后减的趋势。FK的加入使分子间氢键作用增强。SA/FK复合纤维的力学断裂强度能够达到1.96 cN/dtex。SA与FK的复合破坏了原有分子的晶体结构,SA/FK复合纤维分子结构是以非晶态存在。SA/FK复合纤维的表面具有均匀的沟槽结构。      

CeO_2掺杂对La_(0.7)Ca_(0.3)CrO_(3-δ)低温烧结及电导性能的影响

LaCrO3基固体氧化物燃料电池(SOFC)连接材料存在难以在空气中致密化烧结、中温电导率差等缺陷。本文利用自燃烧工艺(auto-ignition process)制备La0.7Ca0.3CrO3-δ高活性粉体,掺入2%～8%(质量分数)CeO2作为烧结助剂,在1 400℃空气气氛下烧结获得了95.4%以上的高致密度,并且随着CeO2掺杂量的增加晶粒逐渐细化;掺入2%CeO2时La0.7Ca0.3CrO3-δ烧结样品的电导率最高,在空气中850℃达到52.7Scm-1,500℃时也能达到41.9Scm-1,约为同等条件下未掺杂La0.7Ca0.3CrO3-δ电导率的2.5倍,完全能够满足中温固体氧化物燃料电池连接材料的使用要求。     

丝瓜络微纤维的提取及表征

目的 以丝瓜络为原料,采用碱煮与次氯酸钠氧化相结合的提取方法,研究不同提取方法对丝瓜络纤维结构及提取率的影响。方法 通过扫描电镜、红外光谱仪、热重分析仪、X射线衍射析仪等表征处理过程中丝瓜络纤维的表面形貌、杂质去除情况、化学结构以及热学性能等。结果 碱煮可以去除原料中的半纤维素,得到了微米级的丝瓜络纤维;氧化处理则可以去除其中的木质素;通过处理,丝瓜络纤维热稳定性没有明显变化,但晶体含量得到提升;丝瓜络微纤维的提取率受氧化液中氢氧化钠(质量分数为7.4 %)和次氯酸钠(质量分数为5 %)的体积比、氧化温度以及超声波辅助处理等因素的影响,温度越高提取率越高,超声波辅助处理可显著提高其提取率,缩短提取时间。结论 通过碱煮和次氯酸钠氧化,在超声波辅助下可以有效提取丝瓜络纤维(提取率最高可达35.7%)。     

单向竹原纤维表面改性对其增强不饱和聚酯树脂复合材料性能的影响

采用碱处理、碱-偶联剂联合处理对竹原纤维进行表面改性,通过缝合-模压工艺制备了单向连续竹原纤维/不饱和聚酯树脂(BF/UP)复合材料。研究了不同表面改性方法对BF/UP复合材料静态、动态力学性能、吸水性能等的影响,并用SEM、红外光谱等技术研究了改性处理后纤维的表面及复合材料界面结合情况。结果表明:经过不同表面处理后BF/UP复合材料的性能均有所改善。当采用5wt%碱-3wt%偶联剂联合处理时,BF/UP复合材料综合性能最优,其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、剪切强度较未处理的分别提高了34.29%、15.95%、11.26%、29.39%;复合材料存储模量(33℃)较未处理的提高了63.80%,损耗因子有所降低;BF/UP复合材料24h、720h吸水率较未处理的分别减小了55.35%、27.32%。SEM和红外光谱结果表明,改性处理后竹原纤维表面杂质减少,附着了一层偶联剂膜,BF/UP复合材料中纤维与树脂之间的界面结合更好。     

玻璃纤维含量对竹粉/高密度聚乙烯复合材料性能的影响

为利用玻璃纤维提高木塑复合材料的综合性能,探讨玻璃纤维含量对竹粉/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料性能的影响规律,首先,采用A-171硅烷偶联剂对竹粉表面进行了改性,并加入了一定量的玻璃纤维;然后,采用热压成型工艺制备了玻璃纤维-竹粉/HDPE复合材料;最后,考察了玻璃纤维含量对复合材料力学性能、热学性能及摩擦学性能的影响,并利用SEM观察材料的断面和磨损表面形貌。结果表明:当玻璃纤维含量为3wt%时,能显著提高竹粉/HDPE复合材料的拉伸强度和弯曲强度,与未添加玻璃纤维的复合材料相比,添加玻璃纤维后复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别提高了19.41%和23.54%;在30~60℃温度范围内,复合材料长度-宽度方向上的线膨胀系数随着玻璃纤维含量的增加而明显减小,而同一复合材料的线膨胀系数随温度的升高而逐步增大;在氮气气氛下,随玻璃纤维含量的增加,竹粉/HDPE复合材料的摩擦系数先逐渐增大,而后基本保持不变,磨损率逐渐减小。所得结论显示玻璃纤维含量为3wt%~7wt%的木塑产品适用于建筑横梁(如凉亭或桥梁等),而玻璃纤维含量为7wt%~10wt%的木塑产品适用于高人流量场所(如公园或休闲绿道等)的地面铺装。      

Bamboo fiber reinforced thermoplastic molding made of steamed wood flour

To improve the mechanical property of moldings made of steamed wood flour, layered wood moldings reinforced with steam-exploded bamboo fiber was prepared. Setting the bamboo fiber weight fractions at 25, 50, and 75%, and number of layers at three-, five-, and seven-layered wood moldings were prepared by compression molding. The results of tensile test showed that the tensile strength as well as Young’s modulus increased along with the increase in the bamboo fiber fractions. Where the bamboo fiber content was 75%, the tensile strength became approximately 3.8 to 5.8 times greater, and the tensile Young’s modulus became approximately 2.5 times greater when compared to moldings of 100% wood flour. This fact shows that bamboo fiber is effective to improve the mechanical property of wood moldings. In addition, the tensile strength also increased as the number of layers increased. This result suggested that interfacial shear stress was produced between the layers of bamboo fiber and wood flour.     

过氧化二异丙苯对竹纤维增强聚烯烃复合材料机械与流变特性的影响

采用过氧化二异丙苯(DCP)对聚丙烯及聚乙烯体系进行热降解处理,以提高竹纤维增强聚烯烃复合材料的熔融指数;借助聚丙烯与聚乙烯之间的微交联结构,提升竹纤维/聚烯烃复合材料的力学性能,降低复合材料的模塑收缩率。研究结果表明：DCP可以很好地促进聚烯烃的降解,聚烯烃的熔融指数与DCP的质量分数呈近线性关系;竹纤维的加入会降低DCP含量变化对竹纤维/聚丙烯复合材料熔融指数的影响;当复合材料中竹纤维质量分数为45%、DCP质量分数为0.3%时复合材料的力学性能最佳。     

PEO在医用聚氨酯表面润滑改性中的研究

采用聚氧化乙烯/聚氨酯互穿网络体系对医用聚氨酯材料表面进行了涂层改性.研究不同浓度的聚氧化乙烯对涂层表面形貌、接触角、吸水性、润滑性、牢固性等性能的影响,结果表明:改性后材料表面的润滑性能有明显提高,当聚氧化乙烯浓度为2.5％时,摩擦系数由改性前的0.455降到0.101;涂层牢固性较好.     

Equilibrium, kinetics and mechanism modeling and simulation of basic and acid dyes sorption onto jute fiber carbon: Eosin yellow, malachite green and crystal violet single component systems

Batch experiments were carried out for the sorption of eosin yellow, malachite green and crystal violet onto jute fiber carbon (JFC). The operating variables studied are the initial dye concentration, initial solution pH, adsorbent dosage and contact time. Experimental equilibrium data were fitted to Freundlich, Langmuir and Redlich-Peterson isotherm by non-linear regression method. Langmuir isotherm was found to be the optimum isotherm for eosin yellow/JFC system and Freundlich isotherm was found to be the optimum isotherm for malachite green/JFC and crystal violet/JFC system at equilibrium conditions. The sorption capacities of eosin yellow, malachite green and crystal violet onto JFC according to Langmuir isotherm were found to 31.49 mg/g, 136.58 mg/g, 27.99 mg/g, respectively. A single stage batch adsorber was designed for the adsorption of eosin yellow, malachite green and crystal violet onto JFC based on the optimum isotherm. A pseudo second order kinetic model well represented the kinetic uptake of dyes studied onto JFC. The pseudo second order kinetic model successfully simulated the kinetics of dye uptake process. The dye sorption process involves both surface and pore diffusion with predominance of surface diffusion at earlier stages. A Boyd plot confirms the external mass transfer as the rate limiting step in the dye sorption process. The influence of initial dye concentration on the dye sorption process was represented in the form of dimensionless mass transfer numbers (Sh/Sc(0.33)) and was found to be agreeing with the expression:     

仿竹结构单丝玻璃纤维增强多孔聚醚砜基复合材料

竹子是一种以竹纤维为增强体、多孔木质素为基体而组成的天然复合材料.本文借鉴竹子的结构特征,采用高性能热塑性聚合物浸没沉淀相转化法在玻璃纤维(GF)表面沉积梯度孔径分布的多孔聚醚砜(PES)基体,制备仿竹结构单丝玻璃纤维增强多孔聚醚砜基复合材料(GF/PES),并对其微观形貌、拉伸力学性能和“温度-模量”智能响应性进行了...     

Surface treatment of coir (Cocos nucifera) fibers and its influence on the fibers’ physico-mechanical properties

Coir, an important lignocellulosic fiber, can be incorporated in polymers like polyacrylate in different ways for achieving desired properties and texture. But its high level of moisture absorption, poor wettability and insufficient adhesion between untreated fiber and the polymer matrix lead to debonding with age. In order to improve the above qualities, adequate surface modification is required. In our present work, fiber surface modification by ethylene dimethylacrylate (EMA) and cured under UV radiation. Pretreatment with UV radiation and mercerization were done before grafting with a view to improve the physico-mechanical performance of coir fibers’. The effects of mercerization on shrinkage and fiber weight losses were monitored at different temperature and alkali concentration. We observed that, fiber shrinkage is higher at low temperature and 20% alkali treated coir fibers yielded maximum shrinkage and weight losses. It was found that higher shrinkage of the polymer grafted fiber showed enhanced physico-mechanical properties. The grafting of alkali treated fiber shows an increase of polymer loading (about 56% higher) and tensile strength (about 27%) than 50% EMA grafted fiber. The fiber surface topology and the tensile fracture surfaces were characterized by scanning electron microscopy and were found improved interfacial bonding to the modified fiber–matrix interface.