热塑性聚氨酯弹性体/聚乳酸复合材料的配方与性能研究

通过挤出成型制备热塑性聚氨酯弹性体（TPU）/聚乳酸（PLA）复合材料,研究增塑剂邻苯二甲酸二丁酯（DBP）和环烷油及钛酸酯偶联剂TCA-101对复合材料力学性能和热性能的影响。结果表明：DBP和环烷油对TPU/PLA复合材料具有良好的增塑效果,其加入有利于复合材料的挤出加工,但DBP会使复合材料的力学性能降低;钛酸酯偶联剂TCA-101对复合材料具有良好的补强作用;当TPU、PLA、环烷油用量分别为178,20和2 g时,复合材料的拉伸强度达100.54 MPa,拉断伸长率达429%。     

干纤维铺放真空辅助成型复合材料的性能

模拟干纤维铺放原理,将连续热塑性纤维作为定型材料铺放在碳纤维无皱褶织物中间,在热压条件下制备复合材料预成型体,并采用真空辅助工艺制备复合材料试样。测定了采用不同预成型压力、预成型温度以及热塑性纤维含量等预成型条件下制备的复合材料试样的纤维体积含量、力学性能以及微观结构等。结果表明,预成型压力越大,纤维体积含量越高,当预成型压力达到1 MPa以后,纤维体积含量趋于稳定,最高可达65%;在相同预成型压力下,随着定型材料用量的增加,纤维体积含量降低,力学性能随之降低;预成型温度对复合材料的性能影响主要取决于定型材料本身是否发生熔融,若发生熔融,定型材料会对复合材料性能产生不利影响。     

AKD改性杨木粉/PLA复合材料模压工艺与性能

以杨木粉和聚乳酸为原料,利用烷基烯酮二聚体(AKD)对杨木粉进行表面改性处理,通过模压成型工艺制备了杨木粉/聚乳酸(PLA)复合材料。以模压温度、模压压力和保压时间为正交实验因素,将复合材料力学弯曲性能和冲击强度作为评价指标,分析了模压成型工艺对复合材料力学性能的影响;在此基础上分析了AKD含量对杨木粉/PLA复合材料力学性能和吸水性能的影响。结果表明,模压工艺对复合材料力学性能的影响程度依次为模压温度、模压压力、保压时间;当模压温度为170℃、模压压力为4 MPa、保压时间为6 min/次、5次保压、AKD含量为2%～3%时,制备的杨木粉/聚乳酸复合材料力学性能和吸水性能较好。     

玻璃纤维增强聚不饱和磷酸酯成型工艺及性能

以不饱和磷酸酯(UPE)与玻璃纤维(GF)为原料，利用层压成型工艺制备了聚不饱和磷酸酯(PUPE)/GF复合材料，采用差示扫描量热仪分析了PUPE的固化过程，研究了GF/PUPE质量比、GF铺层层数以及热压压力对PUPE/GF复合材料力学性能和阻燃性能的影响。通过热重分析仪研究了PUPE与PUPE/GF复合材料的热稳定性。结果表明：PUPE/GF复合材料最佳成型工艺参数为热压温度120℃、热压压力10.0 MPa、GF/PUPE质量比10/11、GF铺层层数19层、固化时间20 min,制得的PUPE/GF复合材料具有良好的力学性能，拉伸强度与弯曲强度分别达到了171.7 MPa和84.8 MPa,同时具有优异的阻燃性能，且PUPE/GF复合材料在高温下的热稳定性明显提高。     

微孔注塑发泡聚氨酯成型工艺及微观结构研究

采用超临界CO_2微孔注塑成型工艺制备热塑性聚氨酯弹性体(TPU)微孔泡沫材料,研究超临界流体(SCF)注塑发泡工艺对TPU泡沫微观结构及力学性能的影响规律。本文基于正交优化实验设计,以制品拉伸强度为优化指标,优化微孔成型工艺参数。最优微孔注塑工艺为:注射量16 cm~3;SCF含量0.4%;注射速度60 cm~3/s;保压压力1 MPa。本文通过研究成型工艺对制品结构及力学性能的影响,为超临界CO_2制备高发泡率高性能TPU软质泡沫材料提供技术支持。     

纳米碳酸钙/TPU协同增韧PLA的形态及结晶性能研究

通过纳米轻质碳酸钙(NPCC)或热塑性聚氨酯(TPU)增韧聚乳酸(PLA),利用双螺杆挤出机进行不同组分比的聚乳酸基复合材料熔融共混,再利用注塑成型制备一系列PLA/TPU、PLA/NPCC和PLA/TPU/NPCC共混物。采用悬臂梁冲击试验机与万能实验机进行了力学性能测试,发现NPCC和TPU起到了较好的协同增韧效果;采用扫描电子显微镜、差示扫描量热仪、广角X射线衍射仪和偏光显微镜分别进行了复合材料的微观形态、结晶性能、结晶形态及结晶形貌测试,结果表明,NPCC较均匀地分散在PLA基体中,TPU以短纤状存在于PLA基体中,NPCC或TPU的加入都降低了PLA的玻璃化转变温度和结晶度。     

环氧大豆油反应增容对PLA/TPU共混物性能的影响

以热塑性聚氨酯(TPU)为增韧剂、环氧大豆油(ESO)为反应型相容剂,采用熔融共混制备了PLA/TPU/ESO复合材料,研究了ESO的含量对复合材料性能的影响。利用傅里叶红外光谱分析(FTIR)、力学性能测试、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析(TGA)、动态力学性能分析(DMTA)、扫描电子显微镜(SEM)进行测试,结果表明,加入ESO后,PLA/TPU共混物的力学性能显著提升,其中,84PLA/10TPU/6ESO复合材料的综合性能最佳,与纯PLA相比,其断裂伸长率和冲击强度分别提升了32倍和8倍,拉伸强度下降了20%,但是,韧性较高,这是由于,ESO与PLA/TPU发生反应,形成PLA-g-TPU共聚物,充当PLA和TPU界面之间的桥梁,提高了PLA与TPU的相容性。     

湿热对RGO/PEG/PLA复合材料结晶及力学性能的影响

采用动态灌注法制备氧化还原石墨烯(RGO)/聚乙二醇(PEG)复配成核剂,再利用双螺杆挤出机熔融共混制备一系列RGO/PEG改性PLA复合材料;并在模拟湿热环境下进行老化实验,再利用SEM、WAXD、DSC、POM和万能试验机对老化前后试样的断面形貌、结晶及力学性能进行测试分析。结果表明,RGO/PEG含量在0. 5%时,PLA基复合材料的断面更为粗糙,裂纹深度增加;经老化处理后,PLA基复合材料的界面呈现出模糊的交联结构。老化前,RGO/PEG含量在0. 5%时,PLA基复合材料的结晶度(X_c)达到最大值29. 4%,比纯PLA提高了18. 89%;其拉伸强度达到59. 45 MPa,比纯PLA的增加了6. 88%。与未老化的相比,老化处理后的PLA基复合材料的Xc均有所提高;而RGO/PEG含量为0. 5%的PLA基复合材料经老化处理后拉伸强度为59. 98 MPa,比老化后的纯PLA提高了1. 9%。     

强拉伸场诱导PP/TPU复合材料纤维化结构的形成及性能研究

通过熔融共混的方法制备了聚丙烯/聚氨酯(PP/TPU)复合材料，TPU在PP/TPU复合材料中呈现“海-岛”结构分布，导致复合材料具有较低的力学强度。通过施加强拉伸场，PP/TPU复合材料的相对结晶度显著提高，并且随着拉伸比的增加，复合材料的结晶度和取向度逐渐增加；此外，通过在PP/TPU复合材料中增容剂的引入，显著改善了TPU在PP基体中的分散性。在较高拉伸比下，PP/TPU复合材料内部能够形成纤维化结构，使PP材料的拉伸强度从约30 MPa(DR=1)提高到了约320 MPa(DR=8),提高幅度约966%。相比于口模拉伸的纯PP材料，TPU和增容剂的引入能够使口模拉伸的复合材料在具有较高拉伸强度的同时，具有较好地韧性。因此，通过协同调控口模拉伸成型强拉伸场和增容剂，可以获得同时增强增韧的PP复合材料，为PP的改性提供了一种新的方法。     

高填充油茶果壳基木塑复合材料的制备及力学性能

以油茶果壳和不同塑料即聚丙烯、高密度聚乙烯(PE-HD)、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯为原料,采用模压成型的方法制备了高填充油茶果壳基木塑复合材料,利用电子万能试验机和悬臂梁冲击试验机测试其力学性能。通过单因素试验分析塑料种类对复合材料力学性能的影响,确定较优塑料种类后进一步优化制备参数。以壳粉含量、增容剂马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE)含量、热压温度、热压时间为设计因素,以弯曲强度、弯曲弹性模量、拉伸强度、冲击强度为力学性能优化目标,设计L₉(3⁴)正交试验,研究了高填充油茶果壳基木塑复合材料的制备工艺,利用极差分析和方差分析得到了较优配方和工艺参数组合。研究表明：当添加塑料为PE-HD时,复合材料的弯曲强度最大为34.40 MPa,拉伸强度最大为18.20 MPa,力学性能较优;壳粉含量为65%时,添加7%MAPE的复合材料强度较好,弯曲强度最大为33.66 MPa;优化制备参数组合为壳粉含量55%,MAPE含量5%,热压温度160℃,热压时间10 min。     

高导热炭纤维复合材料的制备及其性能研究

以聚苯硫醚为基体,中间相沥青基炭纤维为增强材料,采用热压成型工艺制备高导热炭纤维复合材料。研究了不同炭纤维含量对聚苯硫醚基复合材料结构和性能的影响。通过XRD、SEM、TEM等手段对材料微观结构进行观察分析,并测试复合材料的力学性能和导热性能。结果表明:不同炭纤维含量对复合材料性能影响不同。随着炭纤维含量的增加,力学性能随之降低,导热率随之升高。纤维含量为5%时,复合材料拉伸强度最高为45.17 MPa,弯曲强度最高为82.24 MPa,导热率最低为0.82W/m·K;纤维含量为20%时,复合材料拉伸强度最低为30.57 MPa,弯曲强度最低为69.36 MPa,导热率最高为1.88 W/m·K。通过微观形貌分析得出炭纤维结合能低,惰性高,与基体结合不够紧密。     

热压成型工艺对PE-LLD/CFBFA复合材料性能影响全文替换

将循环流化床粉煤灰（CFBFA）和线型低密度聚乙烯（PE-LLD）通过热压成型法制备成PE-LLD/CFBFA复合材料板材,在CFBFA质量分数为60%时,探讨了成型压力、热压温度、热压时间对PE-LLD/CFBFA复合材料力学性能的影响,并在优化的实验条件下探讨了CFBFA添加量对复合材料力学性能的影响。结果表明,复合材料的弯曲性能随成型压力、热压温度和热压时间的增加基本呈现先上升后下降的变化规律,冲击性能则大致呈现相反的变化趋势,过高的CFBFA添加量会导致复合材料力学性能严重下降。在成型压力6 MPa、热压温度180℃和热压时间45 min条件下,CFBFA质量分数为60%时制得的复合材料邵氏硬度为66.2,弯曲强度为17.69 MPa,弯曲弹性模量为2092 MPa,冲击强度为2.91 J/m²,该实验条件属优化参数,可用于指导工业生产。     

SBR/TPU的分子动力学模拟及耐热性能

为提高热塑性聚氨酯(TPU)的耐热性能,通过密炼共混、热压成型工艺,选取丁苯橡胶(SBR)对2种TPU进行物理共混改性,制备了TPU/SBR复合材料,探讨了TPU的不同软段结构对复合材料力学性能和热性能的影响,并结合分子动力学(MD)模拟分析不同软段结构TPU/SBR复合体系分子之间的相互作用。结果表明:聚酯型TPU比聚醚型TPU的力学性能好,热稳定性好;SBR的加入使得2种TPU的耐热性能均有提高,且聚醚型TPU/SBR复合材料的耐热性能大于聚酯型TPU/SBR复合材料,但它们的力学性能都有不同程度的降低。通过分子动力学(MD)模拟分析,相同比例下复合材料的Huggins-Flory相互作用参数(χ)和混合能(Emix),PTTPU/SBR均小于PCTPU/SBR,可以预测PTTPU与SBR两者具有更好的的相容性。对2种复合材料的径向分布函数的分析进一步证明PTTPU/SBR的相容性大于PCTPU/SBR的相容性,模拟结果与实验结果一致。     

竹纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能研究

采用硅烷偶联剂对竹纤维进行表面改姓,通过热压成型工艺制备了竹纤维增强环氧树脂(EP)复合材料。研究了竹纤维(BF)的长度、竹纤维含量和CaCO3含量对竹纤维/环氧(BF/EP)复合材料力学性能的影响。结果表明,竹纤维增强环氧复合材料,拉伸和冲击强度得到明显改善;当竹纤维含量为20%时,BF/EP复合材料的力学性能最佳,拉伸和冲击强度分别达到37.64MPa、8.30MPa。     

PLA/TPU复合体系微孔发泡性能的研究

制备了PLA/TPU复合材料,以CO_2为发泡剂,利用间歇式超临界发泡技术研究PLA/TPU复合材料的微孔发泡性能,采用差示扫描量热法(DSC)和XRD研究PLA/TPU复合材料的结晶性能、热性能;用扫描电镜(SEM)研究复合材料的相容性以及发泡后的泡孔形态。结果表明:TPU对刚性材料PLA有一定的增韧效果;采用超临界CO_2发泡技术,TPU含量的增加会降低泡孔尺寸,玻璃化转变温度几乎不变,结晶温度增加,结晶度增大。     

聚乳酸/木粉复合材料的制备与力学性能研究

以聚乳酸(PLA)为基体,木粉为填料,分别采用热压成型和注塑成型方法制备了PLA/木粉复合材料。实验研究结果表明:当木粉用量由20%增加到60%时,PLA/木粉复合材料的拉伸强度由41.83 MPa降至15.96MPa;弹性模量由1 035.96 MPa降至283.43 MPa,断裂伸长率由7.04%降至1.73%。     

废弃混纺纤维/聚乳酸复合材料的制备及力学性能研究

以废弃涤/棉(65/35)混纺纤维作为增强材料,聚乳酸颗粒作为基体材料制备复合材料,并且采用正交及单因素试验对其成型工艺进行优化。结果表明:最优成型工艺条件为涤/棉混纺纤维质量分数40%、热压温度180℃、热压压力12 MPa,该条件下的复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别是59.56 MPa和48.75 MPa。     

一种纤维自增强聚乳酸复合材料的成型方法

采用了一种片材包覆层压的方式,制备了聚乳酸(PLA)纤维自增强PLA复合材料,通过力学性能测试、SEM及DSC分析等方法研究了PLA纤维含量、制备方法对自增强PLA材料力学性能、界面结构的影响。结果表明:随着PLA纤维含量的增加,自增强材料的力学性能显著提高;片材包覆层压法与模压成型方法相比较,纤维在加工过程中的受破坏程度较小冲,击性能更高。     

稻草基复合材料成型工艺试验及影响

针对稻草刨花板性能差，终端利用少的问题提出以稻草刨花为基底，与杨木单板结合制备一种新型复合材料。对影响该材料的工艺进行探讨，得到的具体结论为：一次热压成型工艺制备的复合板材各方面性能皆优于二次热压成型工艺制备的；一次热压成型工艺下，杨木单板胶粘剂最佳涂刷量为75g/m2，剖面密度为0.92g/m3；可根据板材使用环境添加0%～2%的MDI胶粘剂。通过对稻草基杨木复合板材包装盒进行设计，确定该材料具有良好的视觉传达体验。     

3D打印用聚乳酸/松木粉/纳米二氧化硅木塑复合材料性能研究

以化学改性松木粉(PWF)为增强材料、聚乳酸(PLA)为基体,同时添加少量纳米二氧化硅(nano-SiO_2),通过熔融挤出制备了适用于熔融沉积成型(FDM)3D打印技术的木塑复合材料,并对该木塑复合材料的力学性能和3D打印性能进行了研究。结果表明:添加nano-SiO_2可以显著提高木塑复合材料的力学性能,随着nanoSiO_2用量的增加,PLA/PWF/nano-SiO_2木塑复合材料的各项力学性能均呈现逐渐上升的趋势,且在nanoSiO_2用量为5%时达到最佳。PWF用量对PLA/PWF/nano-SiO_2木塑复合材料各项力学性能的影响呈现先上升后下降的趋势,且材料性能在PWF用量为15%时达到最佳,此时弯曲强度为101.6 MPa、弯曲模量为4 652 MPa、拉伸强度为92.81 MPa、拉伸模量为3 845 MPa、冲击强度为4.31 kJ/m~2,相对于PLA/PWF木塑复合材料均提高了50%以上。该PLA/PWF/nano-SiO_2木塑复合材料可应用于FDM型3D打印,具有良好的打印性能。