木质纤维/PVC复合材料的蠕变和热稳定性

为研究不同木质类纤维/PVC复合材料的蠕变和热稳定性能,分别以桉木粉(EU)、杨木粉(PO)、松木粉(PI)和竹粉(BA)四种木质纤维为填料,聚氯乙烯(PVC)为基体,采用挤出成型法制备木塑复合材料。采用包括综合热分析仪在内的诸多方法,分析其官能团变化,表面微观形貌和热稳定性,并测试了复合材料的力学性能和蠕变性能。研究结果表明:桉木/PVC复合材料具有较好的蠕变抗性,较优的力学性能,其拉伸强度为36.94MPa,比杨木/PVC,松木/PVC、竹/PVC复合材料分别提高了49.38%、28.04%和29.61%,冲击强度和弯曲强度也相应提高;松木/PVC复合材料具有较好的热稳定性。     

农林废物生物炭/高密度聚乙烯复合材料的制备与性能

利用稻壳、杨木在600℃下制备稻壳炭、杨木炭,以稻壳、稻壳炭、杨木、杨木炭为填料填充高密度聚乙烯(HDPE)制备复合材料,并对其性能进行测试分析.结果表明,跟稻壳、杨木相比,稻壳炭、杨木炭具有较高的含碳量、较大的比表面积、发达的孔隙结构及较低的极性;稻壳炭/HDPE复合材料的弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、拉伸模量分别为...     

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。      

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。     

高填充稻壳/HDPE复合材料物理和力学性能的研究

为了研究高填充稻壳粉对于稻壳/HDPE复合材料理化性能的影响,分别对4种高木塑比(5∶5、6∶4、7∶3和8∶2)复合材料的力学性能、吸水性能和热线性膨胀系数进行了测试。结果表明,当木粉含量从50%增加到70%时,复合材料的弯曲强度、弯曲模量、冲击强度和尺寸热稳定性增加,但是拉伸强度和防水性能逐渐下降。通过比较,发现木塑比为6∶4时,复合材料的综合性能最佳,其次为5∶5和7∶3。当木粉含量为80%时,尽管该复合材料有更好的尺寸热稳定性,但是由于复合材料的力学性能和防水性能较差,已不适用于制备木塑复合材料。     

玻璃纤维/木塑混杂复合材料及其协同增强效应

将固体废弃物中的高密度聚乙烯(HDPE)回收后与废弃的木纤维以及短切玻璃纤维进行复合,成功地制备出混杂型木塑复合材料。研究结果表明,采用长径比较大的L型玻璃纤维增强时,木塑复合材料的弯曲强度、弯曲模量以及冲击强度同时得到提高,而采用长径比较小的玻璃纤维增强时,弯曲性能和冲击强度均呈现下降趋势。玻璃纤维增强木塑复合材料的主要破坏模式为玻璃纤维的拔出、玻璃纤维断裂、界面脱粘等。在玻璃纤维/木纤维/HDPE混杂体系中由于组元之间的协同增强作用,形成了特殊的三维网络结构,木塑复合材料的力学性能得到显著改善。     

丁苯橡胶对竹粉/高密度聚乙烯复合材料冲蚀磨损特性的影响

为制备适用于海岸工程领域的高耐冲蚀型木塑复合材料,基于旋转射流技术研究了丁苯橡胶(SBR)对竹粉/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料冲蚀磨损特性的影响。结果表明,引入SBR可以提升竹粉/HDPE复合材料的硬度和冲击强度(硬度最大增幅1.3%、冲击强度最大增幅18.8%),并优化竹粉/HDPE复合材料中纤维和基体的两相界面质量。较之未引入SBR的竹粉/HDPE复合材料,引入SBR的竹粉/HDPE复合材料的抗冲蚀性显著提升,其最大冲蚀率发生于冲蚀靶距1.0 cm和冲蚀时间180 s处。较之未冲蚀面,竹粉/HDPE复合材料冲蚀面主要表现出纤维破碎和基体脆性断裂,以及氧含量相对增加和羟基伸缩振动加强等磨损特征。引入SBR不改变旋转射流对竹粉/HDPE复合材料的冲蚀机理。     

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。     

稻壳/高密度聚乙烯复合材料与稻壳炭/高密度聚乙烯复合材料性能对比

采用挤出法制备稻壳/高密度聚乙烯（HDPE）和稻壳炭/HDPE复合材料。利用SEM、XRD对稻壳/HDPE和稻壳炭/HDPE复合材料进行表征,并对其力学性能和抗蠕变性能进行测试对比。结果表明,稻壳和HDPE之间的结合方式与稻壳炭和HDPE之间的结合方式存在根本性的差异,稻壳/HDPE复合材料表现为稻壳被HDPE所包裹,稻壳炭/HDPE复合材料表现为HDPE嵌入稻壳炭的孔隙中;稻壳和稻壳炭的加入都会影响HDPE基复合材料的结晶峰强度,但不会对其微晶结构产生影响;无论是抗弯强度、拉伸强度还是抗蠕变强度,稻壳炭/HDPE复合材料都远远强于稻壳/HDPE复合材料。     

TiO2增强桉木/聚氯乙烯复合材料耐腐蚀性能

为改善桉木/聚氯乙烯（PVC）复合材料耐霉菌（黑曲霉）腐蚀性能,添加TiO₂制备TiO₂-桉木/PVC复合材料,并对复合材料进行霉菌加速腐蚀试验（加速腐蚀条件:温度为28℃,湿度为85%）。对比研究了腐蚀前后TiO₂-桉木/PVC复合材料的色差、力学和吸水性能及官能团、微观形貌和热稳定性变化。结果表明:TiO₂可提高桉木/PVC复合材料的耐霉菌腐蚀性能,TiO₂添加量为2wt%时,TiO₂-桉木/PVC复合材料腐蚀后表观霉菌相对较少,色差值和吸水率较未添加TiO₂的桉木/PVC复合材料分别降低了69.32%和13.33%;拉伸、冲击及弯曲强度、弯曲模量分别提高了31.17%、39.44%、40.75%、10.99%;2wt% TiO₂-桉木/PVC复合材料热分解各阶段失重温度较高,热稳定性较好;TiO₂添加量较高时会影响桉木纤维与PVC的界面结合,致使TiO₂-桉木/PVC复合材料更易受到霉菌的腐蚀。      

四种壳类纤维/聚氯乙烯木塑复合材料的蠕变及磨损性能

选用4种壳类纤维-椰子壳、榛子壳、核桃壳和稻壳为填充材料,聚氯乙烯（PVC）为基体材料,制备壳类纤维/PVC复合材料,对4种壳类纤维进行了FTIR和热分析,对4种壳类纤维/PVC复合材料进行蠕变及磨损性能测试。结果表明：4种壳类材料中,稻壳纤维中纤维素含量最高,为43.6%,稻壳纤维/PVC复合材料具有较好的结合界面和力学性能,其压缩、拉伸和弯曲强度最高,分别为43.1 MPa、23.2 MPa和46.1 MPa,比强度最低的核桃壳纤维/PVC复合材料分别高出13.7%、33.3%和21.0%,在相同应力作用下,稻壳纤维/PVC复合材料蠕变应变值最小;在相同磨损条件下,稻壳纤维/PVC复合材料的比磨损率最小,其摩擦系数亦为最小。     

不同植物纤维/骨胶复合材料的性能对比

为利用农业废弃物制备生物质材料,以稻秸秆、麦秸秆、花生秸秆、稻壳、麦壳及花生壳为填充材料,以骨胶为基体材料,采用模压成型工艺制备六种生物质植物纤维/骨胶复合材料,对六种植物纤维成分进行测试,对其制备的生物质复合材料的力学性能、吸湿性能、表面官能团和热稳定性进行分析,用体视显微镜观察复合材料拉伸断面的微观结构。结果表明,麦秸秆纤维素含量较高,稻秸秆纤维素含量仅次之。同种生物质的秸秆比其壳制备的复合材料性能好,其中稻秸秆/骨胶复合材料有较好的界面相容性和力学性能,其拉伸强度和冲击强度分别为4.14MPa、4.89kJ/m~2,比稻壳/骨胶复合材料分别高118%、22.6%,比麦秸秆和花生秸秆制备的复合材料分别高4.42%、37.3%和56.9%、20.8%。稻秸秆/骨胶复合材料的抗吸湿性能较好,平衡吸湿率为12.35%,比麦秸秆、花生秸秆、麦壳、稻壳、花生壳制备的复合材料分别低27.11%、16.72%、19.36%、0.04%、15.97%。麦秸秆由于表面蜡质层,其与骨胶制备复合材料的性能较差。六种生物质复合材料中,稻壳/骨胶复合材料的热稳定性较好。     

水热处理对可逆热致变色竹粉/塑料复合材料性能的影响

探讨了水热处理对可逆热致变色竹粉/塑料复合材料的材色和力学性能的影响。通过ESEM观察竹粉/塑料试样表面的微观结构;分别利用FTIR和DSC方法表征试样表面化学成分的变化以及试样的结晶度。研究结果表明：水热处理对可逆热致变色竹粉/塑料复合材料各性能具有较大的影响,其影响程度为：水热80 ℃处理>常温水浴处理>干热80 ℃处理,水热处理使试样表面产生较大裂纹,接触角和力学性能明显降低,材色变化非常显著;常温水浴处理使得试样表面产生微裂纹,接触角略有降低,其力学性能呈现先升后降再升高的趋势,材色变化较明显;干热处理之后的试样表面光滑、平整,接触角反而增大,其力学性能变化不一致,材色变化不明显。红外光谱和差示扫描量热法分析表明,干热80 ℃、常温水浴和水热80 ℃处理使竹粉和高密度聚乙烯发生一定程度的降解,且高密度聚乙烯会发生再结晶现象。     

四种预处理方法的稻壳/聚氯乙烯复合材料抗老化及热学行为

为探讨稻壳预处理（水热、微波、碱处理和苯甲酰化处理）对制备稻壳/聚氯乙烯（PVC）复合材料在模拟土壤老化条件下抗老化及热学行为的影响,采用综合热分析仪测试了稻壳/PVC复合材料的TG曲线,并测试了其线性热膨胀系数、力学性能和吸水性能,利用SEM观察其微观结构。结果表明:四种预处理均能提高稻壳/PVC复合材料抗老化及热学性能;处理后稻壳纤维表面更粗糙,纤维与基体界面结合更好,微裂隙较少。模拟土壤老化21天后,苯甲酰化处理稻壳/PVC复合材料初始热分解温度比未处理稻壳/PVC复合材料提高了3.9%,其线性热膨胀系数下降了6.72%。24 h吸水率降低了55.6%,拉伸强度和硬度分别提高了103%和119%。苯甲酰化处理稻壳/PVC复合材料中稻壳分布均匀,界面结合较好。四种预处理方法优劣顺序为:苯甲酰化处理>碱处理>水热处理>微波处理。      

活性炭/高密度聚乙烯复合材料的力学性能

以稻壳为原料,以H₃PO₄、KOH、ZnCl₂为活化剂在600℃条件下制备三种活性炭,以生物炭、三种活性炭为填料填充高密度聚乙烯(HDPE)制备生物炭/HDPE复合材料和活性炭/HDPE复合材料,并对其力学性能进行测试和分析。结果表明,活性炭比生物炭具有更高的比表面积和发达的孔隙结构,其中经H₃PO₄活化制备的活性炭比表面积最高,为714.27 m2/g;活性炭/HDPE复合材料比生物炭/HDPE复合材料具有更佳的力学性能,相对于其他材料而言,经H₃PO₄活化制备的活性炭/HDPE复合材料具有较佳的弯曲性能、拉伸性能、刚性、弹性、抗蠕变性能及抗应力松弛能力,其弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、拉伸模量分别为38.66 MPa、2.46 GPa、32.17 MPa、1.95 GPa。本研究可为活性炭的材料化利用提供有益的借鉴经验。      

杨木纤维尺寸对热压成型杨木纤维/高密度聚乙烯复合材料力学和蠕变性能的影响

采用热压成型法制备了4种不同尺寸, 即125~180 μm、180~425 μm、425~850 μm和850~2 000 μm的杨木纤维(PWF)/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料, 并对PWF/HDPE复合材料进行了弯曲性能测试、冲击性能测试、动态热力学分析(DMA)、24 h蠕变-24 h回复测试和1 000 h长期蠕变测试。结果表明:PWF的尺寸过大或者过小均不利于提高PWF/HDPE复合材料的弯曲性能, 增强效果最好的是425~850 μm PWF/HDPE复合材料, 其弯曲强度达到26.71 MPa, 弹性模量达到2.73 GPa;PWF长度从180 μm增加到2 000 μm, PWF/HDPE复合材料的抗冲击性能变化不大;125~180 μm PWF/HDPE复合材料的抗冲击性能较差;短PWF/HDPE复合材料的抗蠕变性能较差, 不适合在长期负载的条件下工作, 而850~2 000 μm的长PWF/HDPE复合材料的抗长期蠕变性能最好, 且回复率最高, 为78.46%;1 000 h形变仅为0.809 mm, 对比其他尺寸的PWF/HDPE复合材料1 000 h 形变的平均值降低了48.00%。