聚丙烯／木粉复合材料的加工成型及其力学性能研究

采用混炼工艺制备了聚丙烯／木粉复合材料（WPC）。研究了木粉、界面增溶剂-马来酸酐接枝聚丙烯（MAPP）的用量对WPC力学性能的影响。采用红外光谱仪对PP、MAPP、木粉及WPC的结构进行了表征和分析。结果表明，聚丙烯中加入木粉后，复合材料的拉伸强度及弯曲强度均比纯PP的要低，拉伸模量和弯曲模量逐渐升高，但复合材料的拉伸断裂伸长率随木粉用量的增加而逐渐下降。随着MAPP用量的增加，木粉用量较低（10％、20％）的WPC的拉伸强度和弯曲强度均先增加，然后逐渐减少，而木粉用量较高的WPC的强度值却在不断增高。当MAPP的质量分数为2％-4％时，复合材料的冲击强度值一般达到最高。红外谱图研究表明，偶联剂的加入可以把木纤维中的羟基酯化，改善木塑界面之间的相容性。     

木粉的碱化处理对木塑复合材料性能的影响

采用木粉填充高密度聚乙烯（HDPE）制备复合材料。为增强亲水性的木粉和憎水性的HDPE基质之间的化学亲和力,对木粉碱化处理。研究了相容剂用量和木粉的碱化处理对复合材料力学性能的影响。结果显示,马来酸酐接枝HDPE可明显提高复合材料的力学性能．表现出很好的增容效果：与用未碱化处理的木粉填充的复合材料相比,木粉的碱化处理使复合材料的弯曲强度和弯曲模量分别下降20．4％和36．2％：在不使用相容剂的情况下,木粉的碱化处理也会使复合材料的拉伸强度下降．但在使用适量相容剂后．则可使复合材料的拉伸强度从未处理时的30．3MPa提高到36．5MPa,与纯HDPE相比,拉伸强度提高了44.8％。     

几种木塑复合材料的性能对比

研究了木粉及界面增容剂含量对木塑复合材料(WPC)力学性能的影响,分析了增容剂对WPC熔融性能的变化。使用木粉填充可提高不同树脂基WPC的模量,但却降低了HDPE基WPC的拉伸强度及HDPE基、PP基WPC的弯曲强度。     

木粉预处理对PP木塑复合料性能影响

采用熔融共混法制备了聚丙烯(PP)木塑复合材料(WPC),研究了木粉含量及预处理方式对WPC力学性能、吸水性能的影响.结果表明:随着木粉含量的增大,WPC的弯曲强度和弯曲模量明显上升,拉伸强度有所降低,而冲击强度基本保持不变.木粉经过化学预处理对WPC力学性能的改善比物理预处理要好.从吸水率来看,随着木粉含量的增大,WPC吸水率保持在0.22％以下,远低于纯木材.     

表面改性剂增强玻纤/木塑复合材料力学性能研究

探究优化玻璃纤维(GF)长度和含量,添加不同含量的硅烷偶联剂和马来酸酐接枝聚乙烯对玻璃纤维/木塑复合材料(GF/WPC)的冲击强度、拉伸强度和弯曲强度的影响。结果表明:复合材料中GF的临界长度为4 mm,拉伸强度和弯曲强度与未添加时比较分别提升11.16%和4.7%;最佳添加量为1.5%,拉伸强度、弯曲强度和冲击强度与未添加GF比较分别提升10.8%、6.8%和28.3%;硅烷偶联剂添加量1.5%时,复合材料的力学性能达到峰值,拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别为24.5 MPa、36.2 MPa和13.3 k J/m2,与未添加GF相比分别增加6.6%、12.5%和15.3%;马来酸酐接枝聚乙烯表面处理后复合材料最大拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别为26.5 MPa、38.9 MPa和14.8 kJ/m2,与未添加时提高27.4%、21.6%和23.3%,三项力学性能的提升幅度都比硅烷偶联剂要大,MAPE改善复合材料的力学性能优于KH550,加入表面活性剂对复合材料的结晶行为和热稳定性无明显影响。     

用废木粉增强聚乙烯的研究

本研究采用废木粉为填料增强改性高密度聚乙烯。评价了马来酸酐接枝高密度聚乙烯（MAH-g-HDPE）对聚乙烯基木塑复合材料的增客效果，研究了木粉含量对复合材料力学性能和其它性能的影响，详细阐述了木粉的增强作用机理。研究结果表明：MAH-g-HDPE可显著增进憎水性基质和亲水性木粉之间的界面相互作用，明显改进复合材料的力学性能；在使用适当相客剂的情况下，木粉可明显提高聚乙烯的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量，具有良好的增强效果；当木粉含量为60％时，复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量分别高达38MPa、54MPa和3500MPa，若与纯基质相比，分别提高了43．4％、176％和283％。这些实验结果表明，木粉对聚乙烯具有明显的增强效果。     

相容剂对PP/木粉复合材料力学性能的影响

通过亚临界流体辅助反应挤出技术制备了木塑复合材料,对相容剂的种类及用量进行了筛选,同时对聚丙烯(PP)/木粉复合材料的组分进行了优化,并对PP/木粉复合材料进行了扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶转换红外光谱分析(FTIR)。结果表明:在亚临界乙醇作用下,添加质量分数10%的马来酸酐接枝PP的PP/木粉复合材料综合力学性能最佳,PP与木粉间结合较好。在乙醇中加入质量分数2%硅烷偶联剂(KH550)时,PP/木粉复合材料力学性能进一步提高,其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、冲击强度分别达到44.32 MPa,88.44 MPa,6 579.36 MPa和7.12kJ/m2。     

玻璃纤维布/苎麻纤维布混杂增强不饱和聚酯树脂的研究

采用玻璃纤维布与苎麻纤维布混杂增强不饱和聚酯(UP)树脂制备复合材料,研究玻纤布与苎麻布的相对比例及偶联剂处理对复合材料力学性能的影响,研究了不同复合材料的吸水性并与玻璃纤维复合材料和苎麻纤维复合材料二者进行了比较。结果表明,混杂纤维增强复合材料的拉伸强度、拉伸模量随混杂纤维中苎麻布含量的增加而下降,弯曲强度及弯曲模量在混杂纤维中苎麻布与玻纤布的比例为10∶20和15∶15时分别达到最大值188.09 MPa和1.56 GPa;所有偶联剂处理均可明显改善复合材料的拉伸模量及弯曲模量,硅烷类偶联剂的效果更佳,NDZ401可使复合材料的拉伸强度得到最大幅度(37.66%)的提高,而KH570及NDZ401对改善弯曲强度效果最佳;复合材料吸水后,厚度变化率大于宽度变化率,温度升高,复合材料吸水后尺寸变化率及吸水率均增大,混杂纤维复合材料的吸水率与玻纤布复合材料的吸水率相近,远低于苎麻布复合材料的吸水率。     

不同聚乙烯基塑木材料水热老化性能分析

以高密度聚乙烯、低密度聚乙烯及两者混合物为基体,以木粉为填料,制备塑木复合材料(WPC),对比研究了3种WPC在60和90℃水热环境中的老化性能。结果表明,所有WPC在温度为60或90℃条件下的吸水率及尺寸变化率均随浸泡时间的延长而增加,并且,呈现先快速增加、后逐渐缓和的趋势,混合基体WPC的吸水率和尺寸变化率在同样的时间段均高于其他2种WPC;经水热老化后,所有WPC的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度均有下降,当温度为60℃时,LDPE基的拉伸强度、弯曲强度及冲击强度下降均较显著,保持率分别为96.22%、93.76%和92.66%;当温度为90℃时,LDPE基的拉伸强度及冲击强度下降均较显著,保持率分别为89.44%和87.20%,HDPE/LDPE混合基WPC弯曲强度下降较显著,保持率为88.76%;扫描电子显微镜照片显示,水热老化使WPC的内部结构发生了一定程度的破坏,90℃下破坏程度较显著。     

高木粉填充量PE木塑复合材料的机械性能分析

用挤出成型法制备了高木粉含量的PE-HD木塑复合材料(WPC),考察了木粉含量对WPC静态力学性能和动态热机械性能的影响.静态力学性能分析表明:木粉填充量在50％～70％范围内时,木粉含量变化对WPC的拉伸强度和冲击强度的影响较小,但当木粉达到80％时,WPC强度急剧下降,弯曲模量则随木粉含量的增加而持续增大;动态热机械分析表明:WPC在55 ～61℃之间均存在明显的松弛,当温度低于松弛温度时,WPC表现出较高的储能模量(E′),当温度高于松弛温度后,WPC的E′明显减小;E′和损耗模量(E″)均随着木粉含量的增加而增大,损耗因子(tanδ)随着木粉含量的增加而变化不大.     

碳纤维增强PE-UHMW/木粉复合材料的力学性能

为了改善超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)的加工性能,提高其力学性能,以木粉和碳纤维为填料,制备了高填充量碳纤维增强PE-UHMW/木粉复合材料。研究了碳纤维含量对PE-UHMW/木粉复合材料弯曲性能、拉伸性能及动态热机械性能的影响。研究结果表明,加入碳纤维可提高PE-UHMW/木粉复合材料的弯曲强度及拉伸强度。拉伸强度和弯曲强度都随着碳纤维的含量的增加呈现出先增加后减小的趋势。当碳纤维质量分数为3%时,弯曲强度达到最大值,为25.2 MPa,比未加碳纤维时提高了46.5%。当碳纤维质量分数为2%时,弯曲强度达到最大值,为38.4 MPa,比未加碳纤维时提高了27.1%。随着碳纤维含量的增加,复合材料的储能模量显著提高。碳纤维的加入使复合材料的损耗因子峰值增大。     

建筑用聚丙烯基木塑复合材料耐水性能研究

制备了聚丙烯(PP)基木塑复合材料(WPC),研究了马来酸酐(MAH)、木粉用量以及木粉粒径对WPC性能的影响,并考察了浸泡及擦干放置后WPC的性能变化和恢复情况。结果表明:随着增容剂MAH用量的增加,WPC的拉伸强度和冲击强度均先增大后减小,吸水率则呈下降趋势;当浸水1天后,WPC浸水试样的拉伸强度下降,冲击强度则有所提升,并且随着MAH用量的增加,材料拉伸强度的下降趋于显著,冲击强度的提升幅度则逐渐减小;当MAH用量超过8份后,干燥后的WPC浸水试样(擦干放置1天),力学性能基本恢复。随着木粉用量的增加,WPC的拉伸强度先增大后减小,冲击强度不断减小,而吸水率则有所增大,其中当木粉含量超过10份时,干燥后的WPC浸水试样,其拉伸强度仅能得到部分恢复。另外随着木粉粒径的减小,WPC的吸水率明显增大,冲击强度有所提高;而木粉粒径对干燥后WPC浸水试样的拉伸强度恢复情况影响不大,其中当木粉粒度为60目时,试样的冲击强度比浸水前有所提升。     

PVC基木塑复合材料力学性能的研究

利用胺类改性剂M处理木粉,研究了改性剂M和力学性能改性剂丙烯腈-苯乙烯共聚(物AS)的用量对聚氯乙(烯PVC)基复合材料力学性能的影响。结果表明:随着改性剂M用量的增加,复合材料的拉伸强度、无缺口冲击强度、弯曲强度以及弯曲模量都呈先上升后下降的趋势,且当M用量略大于2%时达到最大值;随着AS用量的增加,复合材料的拉伸强度、弯曲强度及弯曲模量都呈逐渐上升的趋势,无缺口冲击强度呈逐渐下降的趋势到,8%时趋于平缓。     

聚乙烯基木塑复合材料的吸水性及其影响

将配方中部分至全部的聚乙烯(PE)用马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE)替代,用挤出成型法制备聚乙烯基木塑复合材料(WPC),研究WPC的浸水时间、MAPE含量对WPC吸水率的影响,以及吸水率对WPC的弯曲强度、冲击强度和吸水膨胀的影响.结果表明:随着WPC浸水时间增加,初期WPC的吸水速率较快,随后吸水速率逐渐减慢,浸水时间足够长后,WPC的吸水率达到饱和而不再增加;随着WPC中MAPE含量增加,WPC的吸水率降低,吸水膨胀率减小;WPC的弯曲强度、冲击强度和WPC材料尺寸与其吸水率有直接关系,随着WPC吸水率增加,WPC的弯曲强度和冲击强度趋向于降低,WPC吸水膨胀率增加,当WPC吸水达到饱和吸水率后,WPC的弯曲强度、冲击强度和材料尺寸均趋于稳定.     

蒙脱土/球磨木粉/苄基化木粉复合材料的制备研究

对球磨胡桑木粉进行苄基化改性,研究了增重率与材料的热塑性、拉伸强度以及力学性能的关系。以胡桑木粉苄基化产物为基体,蒙脱土和球磨木粉为增强材料进行共混制备复合材料,探讨球磨木粉与木粉苄基化产物基体的质量比对复合材料拉伸强度和弯曲强度的影响。实验结果表明,随着球磨木粉质量的增加,复合材料的拉伸强度和弯曲强度均先增加后降低,木粉质量分数为15%时达最高,拉伸强度和弯曲强度分别为37.09 MPa和49.24 MPa。     

偏心转子挤出机制备LCP/hBN复合材料的结构与性能

结合填充型导热复合材料分散效果以及力学性能较差的问题，以体积拉伸流变主导的偏心转子挤出机制备液晶高分子(LCP)/六方氮化硼(hBN)复合材料，研究hBN的含量对复合材料体系的微观形貌、热稳定性、导热性能、弯曲性能以及介电性能的影响。研究结果表明，偏心转子挤出机的强拉伸作用实现了hBN在LCP基体中沿熔体流动方向平行排列，以及填料在基体中优异的分散性和界面结合。并且，添加hBN后，显著提高了复合材料体系的热导率、热稳定性和弯曲模量，降低了复合材料体系的介电损耗，当添加少量的hBN时，复合材料体系的弯曲强度得到提高；当hBN含量为10%时，LCP/hBN复合材料体系的热导率为0.722 W/(m·K),为LCP的1.4倍，弯曲强度由116.70 MPa提升至137.57 MPa,弯曲模量由2 343 MPa提升至4 888 MPa。     

木质素/木粉/聚乳酸复合材料的制备及其性能

利用熔融共混的方法,以聚乳酸(PLA)为基材,填充木质素和木粉对其力学性能进行增强,通过控制木质素和木粉的比例制备了5种不同的木质素/木粉/聚乳酸复合材料。通过FTIR、XRD、TGA、SEM等测试方法研究了木质素含量、木粉含量对复合材料界面相容性、热性能、力学性能以及吸水率的影响。结果表明:以70%PLA作为基体,木质素与木粉以7∶3的质量比例填充30%到PLA中,此时复合材料的界面相容性较好,综合力学性能优异,其中拉伸强度和弯曲强度分别达到最高,为65. 59和5 916. 04 MPa,弯曲模量为124. 53 MPa;饱和吸水率表现出较好的吸水性能,为5. 72%。该研究结果对木质素/木粉/PLA复合体系的研究与应用具有一定的参考作用。     

木粉疏水改性对HDPE基木塑复合材料性能的影响

采用一种操作简便且易于工业推广的方法对木粉进行疏水改性,具体过程为：将3种可热聚合的单体,即甲基丙烯酸甲酯（MMA）、甲基丙烯酸丁酯（BMA）和苯乙烯（St）均匀喷洒在木粉上,经过预热处理后,与配方中其他组分,如高密度聚乙烯（HDPE）和马来酸酐接枝聚乙烯（MAPE）等通过高速混合机混合均匀,采用双螺杆挤出机造粒后,注射制备木塑复合材料（WPC）样条,测试其力学性能。另外,考察了疏水改性对WPC接触角、维卡软化温度、洛氏硬度、吸水性能、热性能的影响规律。结果表明：疏水改性后WPC的接触角增大,木粉和HDPE的界面相容性改善,力学性能得到明显提高。其中,当MMA、BMA和St的添加量为3%时,WPC的力学性能最好,与疏水改性前相比,弯曲强度分别提高了17.3%、26.3%和27.5%,弯曲模量分别提高了24.4%、24.4%和26.0%,冲击强度分别提高了54.7%、57.7%和60.5%。 此外,疏水改性后WPC的维卡软化温度、洛氏硬度、耐水性和耐热性也得到改善。     

水滑石在二乙基次膦酸铝阻燃PA66/GF材料中的应用

采用双螺杆挤出造粒工艺制备二乙基次膦酸铝(AlPi)阻燃玻璃纤维增强尼龙66(PA66/GF)复合材料，研究水滑石替换传统三聚氰胺聚膦酸盐(MPP)对复合材料综合性能的影响。结果表明：水滑石含量增加会导致复合材料拉伸强度及悬臂梁缺口冲击强度降低，水滑石添加质量分数为6%时，复合材料拉伸强度由122 MPa降低至114 MPa,悬臂梁缺口冲击强度由8.3 kJ/m²降低至7.6 kJ/m²,但弯曲强度及弯曲模量有所增加。当水滑石添加质量分数超过6%时，燃烧后碳层强度及致密性明显提升，材料可获得稳定的V-0阻燃等级。锥形量热测试分析进一步证明水滑石的引入可以降低引燃时间(TTI)、平均热释放速率(mHRR)和总热释放量(THR),参与提升碳层强度及致密性，改善复合材料阻燃性能。     

PP/木粉复合材料的蠕变特性研究

研究了木粉含量和木粉类型对PP/木粉复合材料物理机械性能和蠕变特性的影响规律.结果表明:当木粉含量增大时,PP木塑复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度等性能指标明显下降,而弯曲模量、热变形温度则有所提高.添加木粉后,材料的蠕变特性明显改善;当许用弯曲极限(即规定蠕变极限)较小(如为制品厚度的1.5倍)且材料中木粉质量含量为50%时,其耐弯曲蠕变特性最佳.采用的木粉类型不同时,PP木塑复合材料的性能有较大差异,采用松木粉和水曲柳木粉制备的PP木塑复合材料的综合性能最好,而采用黄麻纤维制备的PP木塑复合材料的冲击韧性最好.