聚氯乙烯木塑复合材料的生产工艺与性能

介绍了聚氯乙烯（PVC）木塑复合材料的生产工艺,研究了植物纤维的用量对PVC木塑复合材料力学性能的影响。研究结果表明,植物纤维的添加质量分数为60％～70％时,PVC木塑复合材料的综合力学性能最好。     

木粉的酯化处理对木塑复合材料性能的影响

采用乙酸酐溶液对桦木粉进行酯化处理后热压制得HDPE/桦木粉木塑复合材料。考察了反应条件对复合材料力学性能的影响,利用傅立叶红外光谱(FTIR)分析酯化处理前后的木纤维表面官能团,借助电子显微镜和计算机显微图像测试软件处理前后的木材的解剖性质,采用扫描电子显微镜(SEM)观察处理前后复合材料的断面形貌,从而得出最佳的处理工艺,并分析酯化反应程度与木塑复合材料力学强度的相关性。结果表明:控制木纤维的酯化反应程度可以有效改善木纤维表面的疏水性,改变纤维形态和微观形貌,从而提高木塑复合材料的界面结合强度;酯化处理木粉后,反应生成的乙酰基部分取代了纤维表面的羟基,降低了木纤维表面极性,而且木纤维的长度和壁厚有所增大;酯化处理后的木纤维表面平整光滑,且复合材料更加致密。     

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。     

木塑复合材料力学性能的无损检测

采用纵向共振实验、弯曲振动实验等振动方法对木塑复合材料的力学性能进行了无损检测，并对检测结果进行了分析．研究表明，木塑复合材料的动态弹性模量可以通过无损检测方法测量．木塑复合材料的动态弹性模量随着木塑比的减小而降低；而对于同一木塑比的木塑复合材料，利用各种无损检测法测得的动态弹性模量值相差不大。木塑复合材料的动态弹性模量大于静态弹性模量MOE，且有一定的比值；应用这一比值关系可由动态弹性模量估算静态弹性模量．利用动态的无损检测法测得的弹性模量与静态的破损检测法测得的静曲强度MOR具有密切的相关性；其中，纵向共振实验测得的弹性模量Ep与MOR的相关系数最高；应用相关方程可由动态弹性模量估算静曲强度。     

碱处理对SF/PP木塑复合材料力学性能的影响

采用不同碱处理浓度、处理时间对剑麻纤维(SF)进行表面改性,通过与聚丙烯树脂(PP)混合、塑炼、模压成型制备SF/PP木塑复合材料。研究了剑麻纤维(SF)表面的碱处理方法、含量对SF/PP木塑复合材料力学性能的影响,借助光学显微镜和扫描电子显微镜对SF纤维和复合材料的冲击断面进行微观结构分析。结果表明:碱处理能够提高SF/PP木塑复合材料的力学性能。在碱浓度为10%时,处理时间为4h,SF含量为20%时,冲击强度为15.78kJ.m-2达到最大值,弯曲强度和弯曲模量随着SF含量的增加出现增大的趋势。     

界面相容剂对PE-HD/木粉复合材料力学性能的影响

用不同的界面相容剂对高密度聚乙烯(PE-HD)/木粉复合材料进行界面处理,研究了界面相容剂的含量、种类对复合体系力学性能的影响.结果表明,界面相容剂的加入使复合体系的力学性能有不同程度的改善,其中MAPE的加入,对体系的拉伸、弯曲强度提高最大,在MAPE含量为10%时,复合体系的力学性能达到最大值;经EPDM-MA处理的复合材料,其冲击韧性有明显提高;EVA-MA的加入,使复合材料的性能有所提高;SBS对体系界面粘接力的影响不明显;但MAPE和弹性体SBS复配处理的复合体系,其冲击强度的提高尤为显著,这可能是由于MAPE和SBS在复合体系中发生了协效作用,形成具有柔韧性的中间相所致.     

剑麻表面处理对SF/PP木塑复合材料力学性能的影响

采用机械共混及模压成型工艺将剑麻纤维(SF)和聚丙烯(PP)共混制备SF/PP木塑复合材料,研究了不同SF处理方法及SF含量对复合材料力争}生能和微观结构的影响.实验结果表明,SF的处理方法和SF用量对复合材料界面的影响很大,经碱处理和分散剂处理的SF可改善木塑材料的界面相容性,提高材料的力学性能,其中经自制分散剂处理的SF制得的复合材料的冲击强度最大,随SF含量的增加先增后减,在SF含量为20%(质量分数)时达到22.09kJ/m2.     

遗传神经网络在木塑复合材料力学性能预测中的应用

利用遗传算法(GA)和神经网络对木塑复合材料力学性能进行预测。首先利用神经网络构建木塑复合板材主要工艺参数热压时间(T)、马来酸酐(MA)和废旧塑料聚丙烯(PP)与材料力学性能内结合强度(IB)、静曲强度(MOR)、弹性模量(MOE)和吸收厚度膨胀率(TS)之间的关系模型,然后利用遗传算法对模型进行优化和训练;最后利用训练好模型对材料的力学性能进行预测以及模型验证。结合显示优化模型预测的板材的MOE的误差范围分别为2%～15.5%、9%～38%和4%～70%,远小于未优化模型的预测误差8%～1491%、2.8%～1950%和15%～128%;对IB、MOR和TS的预测也有相似的结果。     

玄武岩纤维增强木塑复合材料的力学性能

研究了用短切玄武岩纤维(BF)增强木塑(WPC)复合材料(BF/WPC)体系中, BF的含量与BF/WPC力学性能之间的关系, 定性探讨了纤维增强机制。结果表明, 与WPC相比, 除断裂伸长率有所下降之外, BF/WPC的拉伸强度、冲击强度、弯曲强度均有明显提高, 且这些性能取得最大值时BF的质量分数分别为15%~30%、15%~25%、20%~30%, 提高的幅度约为30%。提出了"弱端面"的定性假说, 由此解释了BF/WPC各项强度指标与增强纤维含量之间存在着最大值现象的原因。      

不同增容剂对HDPE基木塑复合材料力学性能的影响

研究了4种不同增容剂对HDPE基木塑复合材料力学性能的改善效果.比较并分析了不同增容剂用量对复合材料性能的影响.结果表明:不同增容剂对木塑复合材料的拉伸、弯曲等性能的改善程度存在较大差别,其中马来酸酐改性聚丙烯(MA-PP)的增容效果最佳.     

废旧聚乙烯/木粉复合发泡材料的研究

介绍采用ACY-2发泡剂对废旧聚乙烯/木粉复合材料进行改性,可以使复合材料密度降低30%以上.并研究木粉含量对复合材料力学性能的影响,得到木粉含量的最佳值.     

木粉含量对木粉/酯化淀粉/聚乳酸复合材料性能影响

以甘油为相容剂,利用木粉、马来酸酐酯化淀粉和聚乳酸(PLA)进行熔融挤出制备了木粉/酯化淀粉/聚乳酸复合材料。利用XRD和SEM对复合材料的结晶度和断面形貌进行分析表征,以研究木粉含量对复合材料界面相容性的影响;并对复合材料的热稳定性、力学性能、流变性能以及吸水率进行表征。实验结果表明,随着木粉含量的增加,复合材料的界面相容性下降,拉伸强度和弯曲强度增大,断裂伸长率下降,吸水率逐渐增大;TGA测试结果表明木粉的加入使材料的热稳定性下降;流变测试表明木粉用量的增加,使复合材料的储能模量、损耗模量和复数粘度逐渐增加。     

Investigation of rheological and mechanical properties of wood flour reinforced polypropylene

This study aims to investigate the rheological and mechanical properties of polypropylene when reinforced by wood flour. In the study, wood flour (WF) was added as filling material to polypropylene (PP), and its effects were investigated. The grain size of the wood flour was 300 μm. Wood flour was mixed into polypropylene material at different rates of weight. Viscosity changes of the polypropylene at various temperatures and pressure values of the concentration rates were documented. As a result, viscosity increases as the amount of wood flour filling is increased; yet as temperature, pressure and shear rate are increased, viscosity decreases. The study also focuses on the changes in its mechanical properties of polypropylene reinforced with wood flour. The tensile strength of reinforced polypropylene at varying percentages (wt. 5 %, wt. 10 % and wt. 15 %) was observed to decrease by 11 %, 16 % and 21 %, respectively, compared to that of non‐reinforced polypropylene. Additionally, impact tests showed that the highest energy absorption was in 10 % wood flour reinforced polypropylene.     

木粉含量对木粉-淀粉/聚乳酸复合材料性能的影响

以杨木粉、玉米淀粉和聚乳酸(PLA)为原料,甘油为相容剂,利用熔融挤出法制备了木粉-淀粉/PLA复合材料。研究了木粉含量对复合材料界面相容性、热性能、力学性能、流变性能以及吸水率的影响。结果表明:随着木粉含量的增加,PLA与木粉之间的界面相容性下降,木粉-淀粉/PLA复合材料的热稳定性下降,储能模量、损耗模量和复数黏度逐渐增加;随着木粉含量的增加,木粉-淀粉/PLA复合材料的拉伸强度和弯曲强度呈现先增大后减小的趋势,当木粉含量为18wt%时,复合材料的拉伸强度和弯曲强度均达到最大值,最大值分别为40.65 MPa和60.91 MPa;随木粉含量的增加,复合材料的断裂伸长率由9.64%减小到5.97%,而吸水率由5.38%增大到13.43%。     

The influence of wood flour particle size and content on the rheological,physical, mechanical and morphological properties of EVA/wood cellular composites

Cellular composites reinforced with vegetal fibers are an emerging class of materials combining good mechanical properties with reduced density and superior impact energy absorption, as well as thermal and acoustic isolation compared to other composites. This research aims to investigate the effects of different particle sizes and contents of wood flour (WF) on the properties of cellular poly(ethylene-co-vinyl acetate) (EVA)/WF composites. The cellular composites were foamed in a heat press using azodicarbonamide as blowing agent. The results indicate that decreasing the particle size of WF increases the viscosity of the composite, which restricts the expandability of the composite. The presence of WF in the cellular composite increases the nucleation of cells, providing a larger number of smaller cells with increased filler content. Optimal homogeneity was observed with WF B (100–150 mesh), but the highest mechanical properties of tear strength were observed with WF C (150–270 mesh).     

金属镍木材复合材料的制备及其性能研究

以速生林木材为基体,丁二酸C4H6O4和苹果酸C4H6O5为络合剂,N2H4.H2O为还原剂,采用水热法在木材基质内将醋酸镍原位还原得到金属Ni木材复合材料。通过光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的形貌结构进行表征。光学显微结果显示金属镍在木材细胞壁内分布均匀;XRD结果显示在44.5°出现了Ni(111)的特征峰;SEM结果表明金属镍为片状结构,粒径分布较窄,微粒尺寸约为0.5～1μm。力学性能测试结果表明,复合材料的力学性能得到提高,当金属镍的质量分数为2%,反应时间为12h时,比例极限和抗压强度相对于生材可增加83.42%和20.65%。导电性能测试结果表明,复合材料的电导率显著增加,在Ni的质量分数为3%,反应时间为6h时电导率达到最大为1.25×10-2S/m。     

木粉/聚丙烯木塑复合泡沫材料吸能特性

采用模压法制备木粉/聚丙烯复合泡沫材料,并对不同木粉含量的泡沫材料进行静态压缩、循环压缩、压缩蠕变、动态热机械分析的测试,探讨了不同木粉含量的木粉/聚丙烯复合泡沫材料的能量吸收效果。结果表明: 随着木粉含量的增加,木粉/聚丙烯木塑复合泡沫材料的能量吸收量、能量吸收效率参数、松弛率、循环损耗量、动态力学性能等均呈先升后降的趋势,在木粉质量比为30%时泡沫材料吸能性能达到最佳。     

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%。     

麦秸秆粉/PP木塑复合材料紫外线加速老化性能

以麦秸秆粉为填充材料(质量分数50%),以聚丙烯(PP)膜为基体材料,采用混炼模压成型制备麦秸秆/PP木塑复合材料,对其进行紫外线加速老化实验,对比研究不同填充材料的木塑复合材料老化前后的力学性能和颜色变化,用FTIR分析探讨了复合材料老化机制,用SEM观察其表面微观形貌。结果表明,紫外线加速老化会导致麦秸秆/PP复合材料力学性能降低,当老化时间小于960 h时,麦秸秆/PP木塑复合材料弯曲强度、拉伸强度下降幅度较小,老化时间大于960 h时,力学性能下降幅度较大,材料褪色明显; 老化1200 h其弯曲强度、拉伸强度、冲击强度分别下降67.2%、47.89%、32.41%; 麦秸秆纤维中羟基加速了PP的紫外光降解,最终材料表面出现明显裂纹,部分纤维剥落并伴随有PP粉化现象。     

二氧化硅/木材复合材料的微观结构与物理性能

为了明确二氧化硅/ 木材复合材料的微观结构与物理性能, 通过EDAX 及XRD 的测定分析了溶胶2凝胶法制备的二氧化硅/ 木材复合材料的微观结构, 通过应力松弛、介电性质、热重、表面显微硬度的测定分析了该材料的物理性能。结果表明: 生成的二氧化硅与增重率呈正相关, 在纤维饱和点以下, 生成的二氧化硅存在于细胞壁中。XRD 衍射峰位置没有改变, 增重率增大, 峰强减弱, 结晶度减小。应力松弛量变小, 材料内部的结合力增强, 分子间产生了交联结合。介电常数值增大, 介电损耗随着频率的增加呈先增加后减小的趋势, 室温下, 出现最大峰值的频率均在log f = 6. 5 Hz 附近。热失重过程中, 快速失重的起始温度提高, 残余质量增加, 表面显微硬度提高。