复配比例对淀粉/酚醛树脂复合胶性能的影响

以玉米淀粉为原料、次氯酸钠为氧化剂和聚乙烯醇(PVA)为接枝剂,采用氧化接枝法制备了淀粉胶;然后以酚醛树脂(PF)为交联剂,制得淀粉/PF复合胶。着重考察了淀粉胶/PF胶复配比例对复合胶固含量、黏度、胶接强度、耐水性和固化性能等影响。研究结果表明:当m(淀粉胶)∶m(PF胶)=3∶7时,复合胶的固含量、黏度、胶接强度和耐水性俱佳。当淀粉胶比例较小时,复合胶的固化放热量较大、固化速率较快;当淀粉胶比例继续增加时,复合胶的固化反应趋缓。     

聚乳酸/玉米秸秆粉复合材料的制备与性能研究

以聚乳酸(PLA)和玉米秸秆粉为主要原料,采用溶液浇铸法制备了PLA/玉米秸秆粉复合材料,研究了原料配比、偶联剂类型和用量对PLA/玉米秸秆粉复合材料的化学结构、界面相容性、热稳定性、力学性能和吸水性能的影响。结果表明,复合材料的力学性能随玉米秸秆粉的加入先增后降,当玉米秸秆粉的加入量为20%(质量分数,下同)时,复合材料的性能最佳;硅烷偶联剂(KH550)或钛酸酯的加入明显改善了玉米秸秆粉与PLA的相容性,有助于玉米秸秆粉与PLA的键合,提升了复合材料的力学性能和热稳定性、降低了吸水性能;当KH550的加入量为1.5%或钛酸酯的加入量为3%时,复合材料的综合性能分别达到最佳,且钛酸酯的作用效果明显优于KH550。     

碳纤维增强轻质耐压复合材料的制备及性能研究

通过模压工艺制备了短切碳纤维/空心玻璃微珠(K46)/环氧树脂复合材料,并对复合材料的断面形貌、密度、抗压强度和吸水率进行了研究。研究结果表明,随着碳纤维含量的增加,复合材料密度变化较小,抗压强度上升,当碳纤维含量为4%时,抗压强度最大,微珠含量分别为50%、55%、60%的复合材料的抗压强度分别为68.9MPa、65.1MPa、57.2MPa;随碳纤维含量的增加,复合材料饱和吸水率下降,当碳纤维含量为4%时,微珠含量为55%、60%的复合材料达到最小饱和吸水率,分别为0.81%、1.15%。     

淀粉与脲醛树脂复合胶粘剂的制备与性能研究

以聚乙烯醇(PVA)、硼砂、玉米淀粉、次氯酸钠、亚硫酸钠和纳米高岭土等为主要原料,制备淀粉胶粘剂;然后以常温固化的UF(脲醛树脂)作为淀粉胶粘剂的交联改性剂,制备UF/淀粉复合胶粘剂。研究结果表明:当w(PVA)=10%、m(硼砂)∶m(干淀粉)=12.5∶30、w(纳米高岭土)=2%和m(淀粉胶)∶m(UF胶)=5∶5时,相应复合胶粘剂的综合性能(包括流动性、耐水性和干湿胶接强度)相对最佳。     

HGB改性酚醛／高硅氧布复合材料的制备及性能

采用高强中空玻璃微珠(HGB)改性酚醛树脂(PF),制备了PF/高硅氧布/HGB复合材料层压板,研究了HGB含量对复合材料烧蚀性能、密度、隔热性能的影响,同时采用扫描电子显微镜和金相电子显微镜观察了HGB的分布。结果表明,HGB均匀分散在纤维束与纤维束之间的树脂胶液中;适量的HGB可提高复合材料炭化层强度,从而提高复合材料的耐烧蚀能力;当HGB质量分数为5%时,复合材料氧-乙炔线烧蚀率和质量烧蚀率最低,分别为0.091 mm/s和0.0669 g/s,比未添加HGB的降低了35.9%和20.1%;复合材料的密度随HGB含量的增加而降低;综合比热容、热扩散系数和导热系数的分析,当HGB质量分数为5%时,复合材料的综合隔热性能最好。     

淀粉/聚乙烯醇复合材料的制备及性能

采用玉米淀粉、聚乙烯醇、水及少量甘油为原料,在90～100℃的条件下,直接注塑成型,制备了淀粉/聚乙烯醇复合材料。采用扫描电子显微镜、热重分析仪、万能试验机、冲击试验机及土壤掩埋法,研究了淀粉/聚乙烯醇复合材料的微观形貌、力学性能及降解性能。结果表明,随着聚乙烯醇含量的增加,复合材料的断裂伸长率和冲击强度逐渐上升,当聚乙烯醇含量增至20%时,断裂伸长率和冲击强度分别达到50. 1%、27. 3 k J/m2;降解速率逐渐下降,其值在聚乙烯醇含量增至20%时,下降至39. 0%;拉伸强度呈先上升后下降的趋势,当聚乙烯醇含量为10%时,达到最大值15. 0 MPa。     

煤粉大比例掺混不同生物质的混燃特性研究

可再生能源生物质清洁低碳、易于获取、利于着火,含硫、氮量少且属于碳中性物质,但其能量密度低。在煤粉中大比例掺混生物质(生物质/煤粉质量比大于5∶5)可有效改善煤粉着火特性,碳排放水平接近燃烧天然气,且污染物排放显著降低,进而达到节能减排目的。目前研究主要集中在低掺混比例(小于5∶5)下生物质与煤粉的混燃特性,针对北方常见的玉米秸秆、稻杆和玉米芯等生物质与煤粉在大掺混比例下的燃烧特性,尚有待深入。笔者利用热重分析技术分别研究了煤粉与不同生物质种类(玉米秸秆、稻杆及玉米芯)在不同掺混比例下(5∶5、6∶4、7∶3和8∶2)的混燃特性,分析生物质种类和掺混比例对混合燃料的着火温度、燃尽温度、交互反应以及燃烧特性指数等的影响,确定了不同生物质的最佳掺混比例。结果表明:掺混比例对混合样品失重曲线的影响从大到小依次为玉米秸秆、玉米芯和稻杆。随掺混比例增加,第1阶段最大质量变化速率逐渐增大且燃烧进程前移,第2阶段则逐渐减小,这是由于挥发分相对增加且焦炭相对减少的原因。混合样品的着火温度和燃尽温度比纯煤粉分别下降约100和60℃。随掺混比例的增加,玉米芯着火温度逐渐减小,玉米秸秆和稻杆则先减小后增大,且均在7∶3时达到最小;燃尽温度均呈现下降趋势,下降幅度由大到小分别为玉米芯、稻杆和玉米秸秆。玉米秸秆和稻杆在8∶2时燃尽性能较差。混合样品发生不同程度的交互作用,该交互作用正是生物质的促进和抑制的协同作用,使3种生物质均在5∶5时对煤粉燃烧抑制作用大;玉米秸秆和稻杆在7∶3时、玉米芯在6∶4、8∶2时促进作用大。同时,3种生物质的燃烧特性指数远大于煤粉,随掺混比例的增大,玉米芯的燃烧特性指数变化最大并在8∶2时达到最大值,6∶4和7∶3时几乎相同;稻杆的变化最小且在7∶3时达到最大值;玉米秸秆在7∶3和8∶2时几乎相同并达到最大值。小范围改变掺混比例时,燃烧特性指数变化不大。这可能是由于燃烧特性指数不仅与着火温度和燃尽温度有关,还与样品在其主要燃烧过程的反应速率有关,而煤粉在焦炭燃烧阶段的反应剧烈程度高于生物质挥发分析出阶段,使不同掺混比例的混合样品出现以上现象。     

烘焙预处理对玉米秸秆磷酸法活性炭制备及性能影响

以玉米秸秆为原料,研究烘焙预处理对磷酸法活性炭的制备及性能影响。研究结果表明：烘焙预处理使玉米秸秆碳元素含量和固定碳含量增加而挥发分含量降低,增加热解焦炭质量,且烘焙温度影响强于烘焙时间。烘焙处理使玉米秸秆活性炭比表面积先增加后减小,总孔容和中孔率减小,而微孔率显著增加。烘焙预处理有助于提高活性炭吸附性能,当100 g粒径为154～450μm玉米秸秆颗粒经烘焙预处理,预处理条件为烘焙温度240℃、烘焙时间60 min时,预处理后的玉米秸秆含C 51.32%,固定碳27.64%,灰分4.72%。采用磷酸活化法将预处理后的玉米秸秆制备成活性炭,制备条件为浸渍比1∶4(玉米秸秆与55%磷酸溶液的质量比),浸渍温度140℃,浸渍时间90 min,活化温度400℃,活化时间60 min,此条件下制备的玉米秸秆活性炭比表面积达1 317.05 m²/g,碘吸附值、亚甲基蓝吸附值和焦糖脱色率分别为876 mg/g、 210 mg/g和100%。     

聚己内酯/酯化淀粉/纳米碳酸钙复合材料的制备及性能

以玉米淀粉(ST)和马来酸酐为原料,采用干法改性方法制备了酯化淀粉(EST),将EST与聚己内酯(PCL)、纳米碳酸钙通过密炼机混炼制备可降解PCL/EST/纳米碳酸钙复合材料。利用红外光谱仪、扫描电子显微镜、广角X射线衍射仪和热重-差示扫描量热同步热分析仪研究了PCL/EST/纳米碳酸钙复合材料的微观形态、力学性能、结晶以及热性能。结果表明,随着纳米碳酸钙含量的增加,PCL/EST/纳米碳酸钙复合材料的拉伸强度先升高后降低,当纳米碳酸钙含量为6份(质量份数,下同)时材料的拉伸强度和断裂伸长率达到最大值,与未添加纳米碳酸钙的复合材料相比分别提高了49.8%和34.8%;与PCL/ST/纳米碳酸钙复合材料相比,PCL/EST/纳米碳酸钙复合材料中淀粉颗粒尺寸减小,复合材料的熔点和结晶度有所提高,拉伸强度和熔体流动速率增加,热分解温度下降。     

莫来石纤维含量对氧化铝基陶瓷复合材料性能的影响

本课题选用氧化铝粉和多晶莫来石纤维为主要原料,添加1wt%的TiO2和3wt%的CMS(CaO、MgO、SiO2混合物)助熔剂,用电磁振荡搅拌器混料与球磨机混料相结合的方式进行混料,采用单向加压方式成形,使用传统的无压烧结技术制备出了莫来石纤维增强增韧氧化铝陶瓷基复合材料,并对复合材料的性能进行测试.研究发现:复合材料的弯曲强度随纤维含量的增加先增大后降低,纤维含量为15wt%时,复合材料的弯曲强度最高,达504.52MPa,是普通氧化铝陶瓷的1.7倍;复合材料的断裂韧性随着纤维含量的增加先增加后降低,莫来石纤维含量为15wt%时,复合材料的断裂韧性最大达到4.46MPa·ml/2,是普通氧化铝陶瓷的1.6倍;复合材料的抗热震性能随纤维含量的增加而提高.当烧结温度为1450℃,纤维含量为15wt%时,MFTACC的综合性能较好.     

Effects of rice straw fiber morphology and content on the mechanical and thermal properties of rice straw fiber‐high density polyethylene composites

Rice straw fiber‐high density polyethylene (HDPE) composites were prepared to investigate the effects of rice straw fiber morphology (rice straw refined fiber, rice straw pellet, rice straw strand), fiber content (20 and 40 wt %), and maleic anhydride polyethylene (MAPE) concentration (5 wt %) on the mechanical and thermal properties of the rice straw fiber‐HDPE composites in this study. Rice straw refined fiber exhibited more variability in length and width, and have a higher aspect ratio of 16.3. Compared to the composites filled of rice straw pellet, the composites made of the refined fiber and strand had a slightly higher tensile strength and lower tensile elongation at break. The tensile and flexural strength of the composites increased slightly with increasing rice straw fiber content up to 40 wt %, while the tensile elongation at break decreased. With addition MAPE, the composites filled with 20 wt % rice straw fiber showed an increase in tensile, flexural and impact strength and a decrease in tensile elongation at break. Differential scanning calorimetry showed that the fiber addition and morphology had no appreciable effect on the crystallization temperature of the composites but decreased the crystallinity. The scanning electron microscopy observation on the fracture surface of the composites indicated that introduction of MAPE to the system resulted in promotion in fiber dispersion, and an increase in interfacial bonding strength. Fiber breakage occurred significantly in the composites filled with refined fiber and strand after extruding and injection processing. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2011     

硅烷偶联剂对PE-HD基木塑复合材料力学性能的影响

采用乙烯基三乙氧基硅烷对稻壳粉进行表面处理,然后在过氧化二苯甲酞（BPO）引发剂的作用下与高密度聚乙烯（PE-HD）混合挤出制备了PE-HD/稻壳粉复合材料。对复合材料进行力学性能测试和熔体流动速率测定,并对硅烷接枝PE-HD粒子进行红外光谱分析,同时利用扫描电子显微镜分析偶联剂处理对复合材料微观形貌的影响。结果表明,偶联剂的加入,降低了熔体流动速率,使得木塑复合材料各组分的分散性和相容性得到了改善;当偶联剂、PE-HD和稻壳粉的质量比为1∶100∶50时,复合材料的力学性能最佳,其中弯曲强度相对于未加偶联剂的复合材料提高了32.24 ％,冲击强度提高了140 ％;稻壳粉的增加,降低了熔体流动速率,提高了复合材料的弯曲强度,降低了拉伸强度、冲击强度和断裂伸长率;乙烯基三乙氧基硅烷已经熔融接枝在PE-HD分子上。     

Preparation and characterization of straw/magnesium cement composites with high-strength and fire-retardant

To fully exploit the abundant bioresource crop straw, a straw-based composite with excellent fire retardant, high strength and dimensional stability was successfully prepared for use in building applications. The subject composite was composed of rice straw/magnesium cement (SMC) adhesive, with glass fiber as a reinforcement agent. The mechanical strength, dimensional stability, flame retardant, smoke suppression, and thermal stability of the material were used to evaluate its performance as a potential construction material. The effect of the addition of glass fiber and the pavement structure of straw and glass fiber were also characterized. The experimental results showed that the mechanical strength and rigidity of SMC composite were increased by the addition of 9% glass fiber to the total mass of the filler. Glass fibers reinforced and reduced the volume of the filler, while increasing the dimensional stability of the composites. The strength of the mixed structural composites was higher than layered structural composites, which is benefits the preparation of the composites. Compared to other straw/cement composites, glass-fiber reinforced SMC composites exhibited better strength, dimensional stability, flame retardant, smoke suppression and thermal stability. These superb properties make these novel composites an ideal candidate for use in the field of interior decoration, particularly in public venues.     

粉煤灰发泡陶瓷的制备及性能研究

面对日益匮乏的陶瓷原料,利用固体废弃物来制备发泡陶瓷已是当今趋势。以粉煤灰为主要原料,研究铬渣掺量、碎玻璃掺量和粉磨工艺对粉煤灰发泡陶瓷的影响。结果表明,掺入适量的铬渣可改善粉煤灰发泡陶瓷的性能,小掺量的碎玻璃对粉煤灰发泡陶瓷的性能影响较小。当原料配比为m(粉煤灰)∶m(铬渣)∶m(长石)∶m(碎玻璃)=60∶10∶20∶10时,采用湿法粉磨3 h,可以制得平均孔径为0.64 mm,体积密度为368.54 kg/m³,抗压强度为8.11 MPa的发泡陶瓷。     

物理发泡水稻秸秆基聚氨酯泡沫研究

将水稻秸秆粉碎为粒径250~590 μm的粉末,利用成熟的催化常压加热液化技术将水稻秸秆粉末液化制得液化物,以其为原料,五甲基二乙烯三胺（PC5）和N,N-二甲基环己胺（PC8）为复合催化剂,正戊烷为发泡剂,与多苯基甲烷多异氰酸酯（PAPI）反应通过物理发泡法制备硬质聚氨酯泡沫（PURF）。另外采用全水发泡法制备了聚氨酯泡沫作为对比。对物理发泡制备PURF的条件进行了优化,较优的制备条件为催化剂中PC5和PC8的质量比4:5,泡沫稳定剂硅油B8462用量（以液化物质量计,下同）4%,发泡剂用量15%,该条件下制备的PURF的拉伸强度为347 kPa,压缩强度为181 kPa。采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和扫描电镜（SEM）对比了物理发泡和全水发泡制得的泡沫,结果显示,通过物理发泡制得的水稻秸秆基聚氨酯泡沫相比于全水发泡聚氨酯泡沫,体系中异氰酸根浓度低,泡沫泡孔开孔率低,制得的泡沫力学性能略优。     

适用于低温固化的低黏度高强度环氧树脂结构胶

以碳酸丙烯酯(PC)为活性稀释剂、自制增韧型421固化剂/快固型DETA(二乙烯三胺)固化剂作为复合固化剂,制备环氧树脂(EP)结构胶。研究结果表明:当m(EP)∶m(PC)∶m(421)∶m(DETA)=100∶20∶24∶6.0时,EP结构胶的初始黏度(60 mPa.s)相对较低,其强度和韧性俱佳(拉伸强度为45 MPa、压缩强度为70 MPa和钢/钢剪切强度为12.0 MPa);该EP结构胶可低温固化(5℃或常温固化7 d后的拉伸强度基本一致),也是一款适用于冬季施工的低黏度高强度EP结构胶。     

双酚S型EP的制备及其复合体系粘接性能的研究

以双酚S单体、ECH(环氧氯丙烷)为原料,在碱性条件下制得双酚S型EP(环氧树脂);然后以双酚S型EP/双酚A型EP作为复合EP,采用柔性固化剂制得复合EP胶粘剂。研究结果表明:当固化剂为D230时,复合EP胶粘剂的剪切强度相对最大;以复合EP胶粘剂胶接不同基材,则相应胶接件的剪切强度随双酚S型EP或D230含量增加均呈先升后降态势,并且在w(D230)=40%、w(双酚S型EP)=30%(相对于总树脂质量而言)时相对最大。     

稻草焦油替代苯酚合成酚醛树脂胶黏剂的研究

用稻草焦油部分替代苯酚合成酚醛树脂胶黏剂,并对其性能进行了分析。实验结果表明,稻草焦油替代量对所合成的酚醛树脂胶黏度和胶合强度特性影响较大,当稻草焦油添加量为25g,即替代量达到19．2％时,制备的酚醛树脂胶黏度适中,游离甲醛质量分数低于0．5％,具备较高的胶合强度,并且胶合强度达到GB／T9846—2004对Ⅰ类胶合板的要求。由于稻草焦油的加入降低了胶黏剂的成本,其所制得的胶黏剂有良好的应用前景。     

水稻秸秆基聚氨酯泡沫制备工艺改进及性能表征

以水稻秸秆液化产物为原料,以N,N,N,N,N-五甲基二乙烯三胺（P5）和N,N-二甲基环己胺（P8）为复合催化剂,制备了全水发泡聚氨酯泡沫（PUF）材料。通过调节水用量、催化剂比例、异氰酸酯指数及泡沫稳定剂用量,对不同条件下制备的泡沫性能进行测试,确定较优的制备工艺。利用万能试验机、热重分析仪（TGA）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）和扫描电子显微镜（SEM）对PUF的力学性能、热稳定性、结构和表观形貌进行了测试和表征。结果表明：当发泡剂水的用量为2%,催化剂P5/P8用量2%、催化剂P5/P8质量比值为1.5,异氰酸酯指数为1.2,硅油B8462用量为4%时,制得的聚氨酯泡沫性能最佳,密度为40 kg/m³、拉伸强度为309 kPa、压缩强度为154 kPa,其力学性能优于以有机锡和叔胺类化合物为催化剂制备的水稻秸秆PUF,且具有较好的热稳定性。