次磷酸铝对木粉/高密度聚乙烯复合材料阻燃及力学性能的影响

以次磷酸铝(AHP)为阻燃剂对高密度聚乙烯(HDPE)基木塑复合材料进行阻燃改性。采用锥形量热、垂直燃烧、极限氧指数(LOI)系统评价复合材料的阻燃性能。通过拉伸强度、无缺口冲击强度、弯曲强度等测试,探讨了复合材料的力学性能。并通过热失重分析、扫描电镜对AHP阻燃木粉/HDPE(WF/HDPE)复合材料的机理进行分析。结果表明,AHP、木粉(WF)及WF中的结合水构成膨胀阻燃体系,AHP质量分数为30%时,WF/HDPE复合材料达到垂直燃烧V-0级别,LOI值达到25.5%,阻燃性能显著提高。AHP的加入使WF/HDPE复合材料的力学性能有所下降。     

聚乙二醇改性相变微胶囊制备MicroPCMs-WF/HDPE复合材料物理力学性能

以正十二烷醇（DA）为芯材,密胺树脂（MF）和聚乙二醇改性密胺（PMF）树脂为壁材制备了相变微胶囊（MicroPCMs）,并分别添加到木粉/高密度聚乙烯（WF/HDPE）复合材料中,获得了具有相变蓄热能力的MicroPCMs-WF/HDPE复合材料。采用SEM、FTIR和纳米压痕等方法对MicroPCMs的表面形态、力学性能进行了分析与表征,同时对MicroPCMs-WF/HDPE复合材料的物理力学及热性能进行了测试。结果表明:经聚乙二醇改性后,改性微胶囊（PMF-MicroPCMs）的弹性模量和硬度较未改性微胶囊（MF-MicroPCMs）分别增加了13.9%和30.0%;MicroPCMs-WF/HDPE复合材料的熔融温度区间（22.2~28.7℃）满足人体舒适温度范围,较纯WF/HDPE复合材料温度变化速率明显减缓;相比纯WF/HDPE复合材料,MicroPCMs-WF/HDPE复合材料的吸湿性、冲击强度和表面硬度增加,弯曲和拉伸性能下降;PMF-MicroPCMs-WF/HDPE复合材料的性能均优于MF-MicroPCMs-WF/HDPE复合材料,且达到了木塑装饰板材的力学性能标准要求。      

聚乳酸木塑复合材料增韧研究进展

聚乳酸(PLA)和木粉复合而成的PLA木塑复合材料,能有效解决PLA性脆、韧性差的问题,得到韧性较好的可降解复合材料。通过添加相容剂或偶联剂提高复合材料界面相容性,同时研究木粉组分、含量、粒径,得到PLA木塑复合材料增韧改性的成果,并分析研究了改性后复合材料的结晶性能,最后展望了PLA木塑复合材料的发展前景。     

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。      

反应增容HDPE基木塑复合材料及增容机制

使用密炼机对木纤维（WF）进行酯化改性,将改性木纤维（EWF）与高密度聚乙烯（HDPE）、过氧化二异丙苯（DCP）混合,再用双螺杆挤出机反应挤出制备EWF/HDPE复合材料。使用FTIR、力学性能测试、SEM、广角X射线衍射（WAXD）和示差扫描量热－热重同步热分析（TG-DSC）研究了EWF/HDPE复合材料的微观结构和物理力学性能。结果表明,在密炼机中对WF的酯化改性成功地在WF表面引入了酯基;反应挤出所得EWF/HDPE复合材料与无增容WF/HDPE复合材料相比,其冲击和拉伸强度最大分别提高了112%和36%,EWF与HDPE两相之间的界面粘合明显改善,HDPE的晶粒尺寸有所增加,结晶度也有较大提高,但热稳定性有少许下降。EWF/HDPE复合材料力学性能的提高主要归因于反应挤出的增容作用,而非基体HDPE结晶结构的变化。     

POE与HDPE对PP的协同增韧改性

以两种高密度聚乙烯(HDPE)和三种聚烯烃弹性体(POE)为增韧剂,对聚丙烯(PP)进行共混改性,探讨增韧剂结构和含量对PP韧性和流动性能的影响规律,获得了最佳混合比。实验发现:POE和HDPE有增韧效果,POE的效果优于HDPE;但降低其熔体质量流动速率(MFR)。当POE:HDPE:PP为25:15:60时,三元复合体系的简支梁缺口冲击强度为74.21KJ·m~(-2),较纯PP提高了13倍。     

不同含量POE增韧竹塑复合材料的力学和动态力学性能

为研究增韧剂聚烯烃弹性体(Polyolefin elastomer,POE)对竹粉/高密度聚乙烯复合材料(竹塑复合材料,BPC)的增韧作用,制备了高性能竹塑复合材料。在竹塑复合材料中分别添加不同含量的 POE 制备试样,对制备的试样进行力学性能测试和动态热力学分析。力学性能测试结果表明,随着 POE 含量的增加,竹塑复合材料的冲击强度明显增大,但拉伸强度和弯曲强度均减小,当 POE 含量为40%时,竹塑复合材料的冲击强度最好;动态热力学分析结果表明,随着 POE 含量的增加,竹塑复合材料的韧性增强,当 POE 含量为40%时,竹塑复合材料的韧性最强。     

铝矾土改性竹粉/HDPE复合材料性能

为制备高性能的木塑复合材料,扩展其应用领域,采用A-171硅烷偶联剂对竹粉进行表面改性,并添加一定量的铝矾土,经热压成型制备了竹粉/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料。分析了铝矾土用量对竹粉/HDPE复合材料力学性能、耐热性和摩擦性能的影响。采用XRD分析了铝矾土的结晶特性,利用SEM和EDS分析了竹粉/HDPE复合材料的断面形貌和表面元素分布情况。结果表明:加入适量铝矾土后,竹粉/HDPE复合材料的力学强度、耐热性及耐磨性能得以改善。铝矾土在竹粉/HDPE复合材料基体中分布均匀,可有效承担载荷,同时提高了竹粉/HDPE复合材料的结晶性能,降低了竹粉/HDPE复合材料在外在应力下引起的变形和破坏;但铝矾土用量过高,分布不均匀,容易形成团聚现象,导致竹粉/HDPE复合材料的力学强度和耐磨性降低,线性热膨胀系数增大。     

PP/mPE/SGF复合材料的动态力学性能

茂金属聚乙烯弹性体(mPE)作为一种全新的弹性体品种,特别适合于PP的增韧改性。然而,和其它弹性体一样,mPE的加入不可避免地引起PP的刚性和强度降低。为了补偿因加入弹性体带来的刚性和强度的损失,采用短玻璃纤维(SGF)对PP/mPE共混物进行增强,从而制得PP/mPE/SGF三元共混复合材料。采用滞后测量法,分别对PP/mPE共混物和PP/mPE/SGF三元复合材料的动态力学性能进行了研究。结果表明,这种复合材料具有非常高的动态弹性模量和动态负荷极限。     

三种方法制备HDPE/LDHs复合材料的性能比较

分别采用硬脂酸表面改性、高密度聚乙烯接枝马来酸酐(HDPE-g-MA)熔融接枝水滑石(LDHs)、乙烯丙烯酸无规共聚物(EAA)熔融接枝水滑石与高密度聚乙烯共混挤出制备纳米复合材料。结果表明,采用EAA接枝水滑石较其他两种方法制备的HDPE/LDHs冲击性能可提高25%以上,拉伸强度可提高35%以上;差示扫描量热(DSC)和X射线衍射(WAXD)等方法证实,EAA熔融接枝LDHs提高了LDHs在HDPE中的分散,有利于HDPE结晶,晶粒细化。采用EAA熔融接枝LDHs填充HDPE可制备性能优异的聚烯烃纳米复合材料。     

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。      

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%。     

改性芳纶纤维增强木粉/高密度聚乙烯复合材料的力学性能

采用螺杆挤出机研究了添加连续芳纶纤维增强木粉/高密度聚乙烯（CAF-WF/HDPE）复合材料,为改善CAF与WF/HDPE复合材料界面相容性,分别采用磷酸和硅烷偶联剂处理纤维。对比表面处理前后的CAF形态分析显示,经过处理的CAF表面粗糙度增加;采用磷酸和硅烷偶联剂处理,纤维束从基体中的拔出强度分别提高了94.9%和77.6%,表明处理后的CAF与WF/HDPE复合材料的界面结合强度有所提高。对比WF/HDPE复合材料,在挤出成型过程中加入未处理CAF,CAF-WF/HDPE复合材料拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高了32.1%、35.1%、515.1%;CAF采用硅烷偶联剂处理后,CAF-WF/HDPE复合材料对应的力学性能分别提高了42.0%、37.4%、550.2%。动态力学分析表明:表面处理后CAF与WF/HDPE复合材料的界面相容性得到改善。      

抗氧剂/光稳定剂对3D打印光致变色木塑复合材料性能的影响

功能性光致变色木塑复合材料(PWPC)使用寿命通常较短,因此本研究将抗氧剂1010和光稳定剂770引入到PWPC中,以改善复合材料的力学和耐光疲劳等性能。采用熔融共混法制得杨木粉/聚乳酸(WF/PLA)基光致变色复合材料,通过熔融沉积技术(FDM)打印成型,对制备的WF/PLA复合材料力学、界面相容性、热稳定性和耐光疲劳性能进行分析表征。与WF/PLA复合材料相比,当只添加抗氧剂1010时,WF/PLA复合材料拉伸、弯曲和冲击强度分别提高了42.58%、23.25%、6.52%;只添加光稳定剂770时,WF/PLA复合材料拉伸强度提高,弯曲强度和冲击强度均下降。当抗氧剂1010与光稳定剂770以质量比为1∶1添加到WF/PLA复合材料中时,在这两种助剂的协同作用下,WF/PLA复合材料的拉伸强度提高了1.8%,弯曲和冲击强度分别减小了9.3%和22.1%,相比于其他复配体系样品,力学性能降低幅度最低。此外,与WF/PLA复合材料相比,抗氧剂1010与光稳定剂770质量比为1∶1的WF/PLA复合材料的热降解性能和耐光变疲劳性能得到改善,质量损失为5%时的温度为219.84℃。老化第10天,其表面颜色变化值ΔE由5.3增至6.7,增加了26.7%。      

Reinforcing effects of Kevlar fiber on the mechanical properties of wood-flour/high-density-polyethylene composites

Kevlar fibers (KFs) were used as a reinforcement for wood-flour/high-density-polyethylene composites (WF/HDPE) to improve the mechanical properties of the resulting composites. Addition of a small amount (2–3%) of KF caused an improvement in the tensile, flexural, and impact properties of WF/HDPE. Surface grafting of KF with a mixture of allyl chloride and 3-chloropropyltrimethoxysilane resulted in a further improvement on the mechanical properties of the resulting composites due to the increased interfacial compatibility between KF and HDPE as evidenced by scanning electron microscopy (SEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). It can accordingly be concluded that the grafted KF can be used as a reinforcement to improve the strength and toughness of WF/HDPE composites.     

聚乳酸木塑复合材料的增韧及结晶性能

选用不同弹性体乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物(POE-MAH)、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯辛烯共聚物(POE-GMA)与木粉和聚乳酸在Haake转矩流变仪中熔融共混,考察弹性体对聚乳酸木塑复合材料冲击强度的影响,发现POE-GMA对聚乳酸木塑复合材料的增韧效果最好,研究了POE-GMA的用...     

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。      

模压成型的杨木纤维/高密度聚乙烯复合材料蠕变性能和蠕变模型

采用长为850~2 000 μm的杨木纤维(PWF)增强高密度聚乙烯(HDPE), 利用模压成型法制备了PWF/HDPE复合材料, 对其进行了弯曲力学性能测试、无缺口简支梁冲击强度测试、24 h弯曲蠕变-24 h回复性能测试、1 000 h蠕变性能测试及蠕变后残余弯曲力学性能测试, 并利用两参数指数模型、Findley指数模型及四元件Burgers模型拟合蠕变曲线。结果表明: PWF/HDPE复合材料的弯曲强度为21.14 MPa, 弹性模量为2.31 GPa, 无缺口冲击强度为6.77 kJ/m2;24 h形变为0.803 mm, 24 h回复率为78.46%, 蠕变后弯曲强度下降了6.45%, 而弹性模量增加了8.95%;1 000 h形变为0.809 mm, 蠕变后弯曲强度保留了72.35%, 弹性模量增加了10.67%;3种模型中, 四元件Burgers模型拟合PWF/HDPE复合材料蠕变性能的效果较好。      

PVDF对芳纶无纺布/环氧树脂共固化复合材料力学和阻尼性能的影响

为评价热塑性结晶聚合物聚偏二氟乙烯(PVDF)对共固化复合材料动态力学和阻尼性能的影响,首先,将PVDF负载到芳纶无纺布(ANF)上,采用共固化工艺制备了PVDF-ANF/环氧树脂(EP)结构阻尼复合材料。然后,利用动态机械分析仪测试了PVDF-ANF/EP复合材料的损耗因子、损耗模量和储能模量的温度谱;通过弯曲强度、弯曲模量和层间剪切强度的测试评价了复合材料的静态力学性能;通过单悬臂梁振动实验测试了复合材料的共振频率及自由振动衰减曲线,并计算了损耗因子;通过I型、II型层间断裂韧性实验及断面微观形貌的观察研究了复合材料的断裂韧性及增韧机制。最后,对复合材料的微观结构进行分析,探讨了其兼具力学性能和阻尼性能的结构内因。结果表明:通过在ANF表面负载PVDF,可在不引起复合材料力学性能明显下降的前提下,进一步提高PVDF-ANF/EP复合材料的阻尼性能和层间断裂韧性,复合材料的损耗因子提高了33.3%,I型和II型断裂韧性分别提高了168%和208%。