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%。     

亚临界流体挤出法制备高密度聚乙烯/木粉复合材料

采用亚临界流体挤出法制备高密度聚乙烯(HDPE)/木粉复合材料,研究了亚临界流体种类(去离子水、正丙醇和乙醇)与温度对木塑复合材料(WPC)综合力学性能的影响。实验利用傅立叶变换红外光谱、差示扫描量热分析和扫描电镜分别对复合材料的化学组成、热变形温度和界面形貌作了相应的研究。结果表明,亚临界流体的高温高压可以对木纤维起到很好的溶胀作用,一定程度上打破了木素、半纤维素对纤维素的包裹作用,明显促进基体与木纤维之间的机械捏合与酯化反应,增加界面强度。在亚临界流体条件下,尤其在亚临界乙醇条件下,木粉在HDPE树脂基体中具有优异的分散性,拉伸断面处的断裂形式主要以基体与纤维断裂为主,说明HDPE/木粉的WPC具有较好的界面结合强度。     

含羟甲基化木质素膨胀阻燃聚丙烯复合材料的制备及阻燃性能

通过水热法对木质素(Lig)进行改性制得了羟甲基化木质素(Lig-OH),热重分析(TGA)发现Lig-OH具有较好的热稳定性能和成炭能力。将Lig-OH作为成炭剂,与聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)复配用于制备膨胀阻燃聚丙烯(PP)复合材料。借助极限氧指数仪、UL-94垂直燃烧仪、TGA和锥形量热仪等分别对阻燃PP复合材料的阻燃性能、热稳定性能、燃烧行为等进行了研究。结果表明,当阻燃剂总量为30%,APP/PER/Lig-OH三者质量比为6∶3∶1时,阻燃PP复合材料Lig-OH-IFR/PP的极限氧指数(LOI)值高达33%,且垂直燃烧UL-94过V-0级别,明显优于同等条件下含木质素膨胀阻燃PP。Lig-OH-IFR/PP在空气气氛中具有良好的高温稳定性能,T_max1较含Lig膨胀阻燃PP提高了近20℃,且800℃残留量增加了1倍多;锥形量热仪测试结果分析可知,Lig-OH的引入能够有效降低PP的热释放速率,减少火灾危险;残炭结构与形貌的分析结果显示,Lig-OH-IFR/PP所形成炭层的石墨化程度更高,且炭层更加致密完整。     

无机填料对木粉/高密度聚乙烯复合材料性能的影响

目的考察无机填料的种类、粒径以及添加量对PF/HDPE复合材料力学性能和热稳定性的影响。方法以杨木纤维(PF)、高密度聚乙烯(HDPE)、BaSO4、CaCO3、云母粉为原料,采用熔融共混和注塑成型的方法制备PF/HDPE复合材料,进行力学、热重、扫描电镜测试分析。结果3种无机填料均改善了PF/HDPE复合材料力学及热稳定性能,填充CaCO3获得的复合材料性能优于填充BaSO4、云母粉获得的复合材料,并且随着填料颗粒粒径的减少,改善效果增强。填料的添加量需要保持在一定范围内,添加量过低或过高均会造成性能下降。结论添加CaCO3(质量分数为9%,3000目)制备的PF/HDPE复合材料具有最佳的力学及热稳定性。     

APP对木粉-HDPE复合材料阻燃和力学性能的影响

以聚磷酸铵(APP)对木粉-HDPE复合材料(WF-HDPE)进行阻燃处理,用锥形量热仪系统评价复合材料的阻燃性能,并进行等温燃烧反应动力学分析,用万能力学试验机进行静态力学试验。结果表明,在35 kW/m2热辐射流量下,APP添加量达到15%时,WF-HDPE燃烧热释放速率(RHR)峰值和总热释放量(THR)均降低约50%、成炭率提高150%,表现出显著的阻燃作用;可用动力学模型ln(1-α)=-kt+C描述WF-HDPE的等温燃烧反应,APP的加入使反应速率常数k降低、半衰期延长。APP对WF-HDPE的冲击性能有显著的不利影响,但能改善刚性,对弯曲强度和拉伸强度影响不大。综合阻燃性能与力学实验结果,APP的适宜添加量为15%左右。     

马来酸酐接枝聚乙烯对高密度聚乙烯/木粉发泡材料泡孔形态及力学性能的影响

采用高密度聚乙烯(HDPE)为树脂基体在一定加工条件下制备了高密度聚乙烯/木粉发泡材料,研究了马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE)作为相容剂对材料的力学性能、泡孔直径分布的影响,比较了发泡材料和未发泡材料的力学性能。结果表明,MAPE含量为5%时,材料具有较好的力学性能,泡孔的存在对于材料的力学性能有着较为明显的影响;发泡材料和未发泡材料力学性能及其变化有所不同,未发泡材料力学性能变化较为显著;MAPE的含量对泡孔直径的分布有一定的影响。     

聚乙烯木塑复合材料的流变行为及阻燃性能

采用旋转流变仪研究了聚乙烯基木塑复合材料的动态流变性能。通过与基体树脂流变行为的比较,发现木塑复合材料呈现典型的热流变复杂行为,木塑样品的临界频率较之聚乙烯移向更低的频率值,且其弹性模量、损耗模量对温度敏感性均显著高于聚乙烯。Cole-Cole曲线和扫描电镜(SEM)照片发现,木塑复合材料呈现多相体系结构。利用锥形量热仪和极限氧指数(LOI)方法探索了木塑配方、阻燃剂用量对聚乙烯基木塑复合材料的阻燃性能的影响,研究发现聚磷酸铵(APP)有助于促进膨胀炭层的形成,从而显著改善复合材料的阻燃性能。     

聚乙烯/木粉复合材料的液相化学氧化表面处理

为提高聚乙烯/木粉复合材料的表面润湿性,采用液相化学氧化方法对聚乙烯/木粉复合材料表面进行处理,利用傅立叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线光电子能谱（XPS）、接触角测定以及扫描电子显微镜（SEM）等分析方法研究了不同处理时间复合材料表面性质的变化。结果表明,液相化学氧化处理后,复合材料表面含氧基团增加,有大量的-O...     

造纸污泥/高密度聚乙烯复合材料的制备及性能

采用造纸污泥（PIW）填充高密度聚乙烯（HDPE）制备PIW/HDPE复合材料,并利用水浴箱、热变形维卡温度测定仪、氧指数仪、电子万能试验机、动态热机械分析仪对PIW/HDPE复合材料的吸水性能、热性能、阻燃性能、拉伸性能及动态力学性能进行分析测试。结果表明,PIW/HDPE复合材料具有良好的结合界面和拉伸性能,其最佳拉伸强度为23.18 MPa;PIW质量分数的增加会对PIW/HDPE复合材料的吸水性能、韧性产生不利的影响;但PIW质量分数的增加有利于提高PIW/HDPE复合材料的热性能、阻燃性能（其最高氧指数为29.98%）和刚性。本研究可为造纸污泥的资源化利用提供研究基础。      

超微粉煤灰填充高密度聚乙烯复合材料的制备与性能

采用悬臂梁缺口冲击、差示扫描量热(DSC)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等方法研究了蒸汽气流磨制备的超微粉煤灰(UFA)填充对高密度聚乙烯冲击强度、拉伸强度、弯曲强度和结晶度的影响。结果表明,未经表面处理的超微粉煤灰粒子可在聚乙烯中均匀分散;随着UFA含量从0phr增加至80phr,复合体系的刚性提高、结晶度增加,伸长率下降,但拉伸强度下降甚微(从21.76 MPa减少至19.65 MPa)。复合材料的冲击强度在超微粉煤灰添加量为60phr时从纯树脂的27.64 J/m2提高到60.54 J/m2,有大幅度的增加,超微粉煤灰具有明显的刚性粒子增韧作用。     

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。      

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。      

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。      

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。     

胶原蛋白/低密度聚乙烯复合材料的制备与性能

为了探讨胶原蛋白（HC）和相容剂马来酸酐接枝低密度聚乙烯（LDPE-g-MAH）对聚合物材料性能产生的影响,以低密度聚乙烯（LDPE）为基体,用共混挤出的方法制备了HC/LDPE复合材料和HC/LDPE-MAH复合材料,并将复合材料注塑成不同规格样条。通过力学性能测试、SEM和热分析等表征方法研究了HC和LDPE-g-MAH含量对HC/LDPE及HC/LDPE-MAH复合材料结构和性能的影响。结果表明：当HC加入量为5wt%时,HC/LDPE复合材料拉伸强度达到最大值15.824 MPa;LDPE-g-MAH的加入可明显改善界面粘结性,提高材料力学性能及热稳定性,当HC含量为20wt%,LDPE-g-MAH含量为4wt%时,HC/LDPE-MAH复合材料的拉伸性能最优。     

Mechanical properties of high density polyethylene/carbon nanotube composites

Carbon-nanotubes (CNTs) have been used with polymers from the date of their inception to make composites having remarkable properties. An attempt has been made in this direction, in order to enhance mechanical and tribological properties of the composite materials. The latter, were achieved through the injection molding of high density polyethylene (HDPE) reinforced with specific volume fraction of CNTs. A considerable improvement on mechanical properties of the material can be observed when the volume fraction of CNT is increased. The composite reinforcement shows a good load transfer effect and interface link between CNT and HDPE. The volumetric wear rate is calculated from the Wang’s model, Ratner’s correlation and reciprocal of toughness. The results obtained clearly show the linear relationship with CNT loading which supports the microscopic wear model. It is concluded that both Halpin–Tsai and modified series model can be used to predict Young’s modulus of CNT–HDPE composites. From thermal analysis study, it is found that melting point and oxidation temperature of the composites are not affected by the addition of CNTs, however its crystallinity seems to increase.     

木质素磺酸钙/高密度聚乙烯复合材料的力学性能

采用木质素磺酸钙（CL）填充高密度聚乙烯（HDPE）制备CL/HDPE复合材料,利用SEM、DSC、XRD对CL/HDPE复合材料进行表征,并对其强度、蠕变行为及应力松弛等力学性能进行测试。结果表明,CL/HDPE复合材料具有良好的结合界面和热稳定性;CL的加入可以提高CL/HDPE复合材料的弯曲强度,但对其冲击强度会产生不利影响;CL含量的增加有利于提高CL/HDPE复合材料的抗蠕变性能和抗应力松弛能力,而温度的升高会对CL/HDPE复合材料的蠕变行为和应力松弛产生不利影响。      

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。