麦秸粉与HDPE/PP基复合材料的制备及性能研究

本文采用麦秸粉为增强体,分别与高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)热塑性塑料基体采用挤出方式混合制备木塑复合材料,研究麦秸粉与HDPE、PP的配比对复合材料性能的影响。利用高速混合机在一定条件下对麦秸粉、热塑性塑料和其他助剂进行混合,利用双螺杆挤出机熔融造粒,单螺杆挤出机挤出成型,对制备的麦秸粉/塑料复合材料进行物理力学性能测试。结果表明:加入少量麦秸粉使木塑复合材料力学性能降低,随着麦秸粉含量的增加,复合材料的力学性能呈提高的趋势;当麦秸粉含量超过一定比例时,木塑复合材料力学性能降低,且冲击性能降低明显;本次试验HDPE基木塑复合材料力学强度略高于PP基木塑复合材料。     

废PCB粉增强改性聚乙烯基木塑复合材料

通过裂解色谱-质谱、X射线荧光分析分析了废印刷电路板非金属粉末(简称废PCB粉)的基本性质,并研究了废PCB粉对废聚乙烯基木塑复合材料的增强改性效果。结果表明,废PCB粉中含有约33.99%的溴化环氧树脂、约61.26%的短玻璃纤维以及约1.29%的铜。适量的废PCB粉对聚乙烯基木塑复合材料的改性效果十分突出,当用20%的PCB粉取代木粉时,可明显改善木塑复合材料的热稳定性、加工性能及力学性能,在拉伸强度、弯曲性能基本保持不变的前提下,复合材料的冲击强度提高了31.5%。     

新型木塑复合材料研究进展

对我国新型木塑复合材料的研究进展进行概括和评述,指出了进一步深入研究发泡木塑复合材料的重要性。重点介绍了聚丙烯基和聚乙烯基发泡木塑复合材料的研究现状;对该领域研究的发展趋势提出了自己的见解。     

我国发泡木塑复合材料的研究现状及趋势

对我国发泡木塑复合材料的研究进展进行了概括和评述,指出了在我国进一步深入研究发泡木塑复合材料的重要性。重点介绍了聚丙烯基和聚乙烯基发泡木塑复合材料的研究现状;并展望了发泡木塑复合材料领域研究的发展趋势,认为应在发泡木塑材料的原料种类拓宽、制备工艺过程控制、相关发泡机理以及专用制造设备等方面进行更深入研究。     

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。     

高密度聚乙烯/木粉复合材料的热氧老化(Ⅱ)——热氧老化对木塑复合材料力学性能的影响

以高密度聚乙烯和木粉为原料、马来酸酐接枝聚乙烯为界面增溶剂,采用热压成型的方法制备了木塑复合材料.通过添加不同抗氧刺及调节抗氧剂比例来对比分析各种抗氧剂对木塑复合材料耐老化性能的效果.结果表明,使用抗氧剂可有效改善木塑复合材料的热氧老化性能,其中使用1.5%～2.0%(质量分数)β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(1076)的效果最好.     

高密度聚乙烯/木粉复合材料的热氧老化(Ⅰ)——增容剂及抗氧剂对复合材料耐热氧老化的效果对比

采用高密度聚乙烯、木粉为原料,采用模压工艺制备木塑复合材料,通过力学性能及热性能的研究,对比分析了界面增容剂马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE)及不同抗氧剂对木塑复合材料耐热氧老化性能的影响.结果表明,未老化前,使用25%的MAPE可使木塑复合材料的拉伸强度、弯曲强度及冲击强度分别提高68.65%、29.60%和67.53%,所用的3种抗氧剂同样都可提高复合材料的弯曲强度及冲击强度,但均将降低复合材料的拉伸强度.热氧老化600h后,MAPE改性的木塑复合材料具有最高的强度值,耐老化效果优于使用抗氧剂的木塑复合材料,更明显优于未改性的木塑复合材料.使用MAPE及抗氧剂均可提高老化后复合材料的热稳定性,但MAPE增容将提高木塑复合材料的起始熔融温度,而抗氧剂却将降低复合材料的起始熔融温度.     

彩色木塑复合材料的老化性能

向桦木粉/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料中添加白色、黄色和红色着色剂,采用热压成型工艺制备彩色木塑复合材料。研究着色剂种类及含量对木塑复合材料力学性能和表面颜色的影响,同时分别考察彩色木塑复合材料在户外自然老化和紫外光加速老化箱中的老化情况,分析讨论其老化机制。结果表明:添加着色剂可提高木塑复合材料的力学性能,改善材料的外观颜色;木塑复合材料的力学强度和总色差随着色剂用量的增加而逐渐增大,当着色剂用量为3.5wt%时,复合材料的性能达到最佳;木塑复合材料经老化实验后表面褪色明显且力学强度显著降低,但自然老化后其性能下降更明显。这主要是因为木塑复合材料在老化过程中,不仅受到紫外光的照射发生了光降解,而且长期被雨水冲刷导致材料表面的桦木纤维及着色剂大量剥落,降低了材料界面结合强度,从而导致材料性能明显下降。     

磷酸酯偶联剂涂覆对聚乙烯木塑复合材料粘接性能的影响

采用磷酸酯偶联剂对木粉/聚乙烯复合材料进行表面涂覆处理以改善其胶接性能。利用扫描电镜(SEM)、接触角测试、红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)和胶接强度测试研究了磷酸酯偶联剂对聚乙烯木塑复合材料胶接性能的影响。结果表明,经机械打磨并磷酸酯偶联剂涂覆处理后,复合材料的表面粗糙度增加,表面接触角增大。红外分析表明,复合材料表面-OH基团含量减少、C=C基团含量增加,且有C-O-P基团形成。XPS分析表明,复合材料表面引入了P元素,且表面元素的化学环境发生了改变。经机械打磨并磷酸酯偶联剂涂覆处理后,复合材料的表面引入了C=C,从而提高了丙烯酸酯胶粘剂对聚乙烯木塑复合材料的粘接强度。     

电子束辐射对农作物秸秆粉/聚乙烯木塑复合材料结构与性能的影响

在不添加偶联剂和相容剂的情况下,将农作物秸秆粉(CSF)和聚乙烯树脂(LDPE)直接熔融共混复合制备木塑复合材料LDPE/CSF,研究高能电子束辐射(EB)对该木塑复合材料结构与性能的影响。力学性能测试表明,LDPE/CSF木塑复合材料的力学强度随辐射剂量的增加而增大;扫描电镜分析表明,随着辐射剂量的增加,木塑复合材料断面越来越平整,材料断面观察不到明显的农作物秸秆粉脱落现象;差示扫描量热分析表明,随着辐射剂量的增加,LDPE/CSF木塑复合材料的熔融峰逐渐向低温方向移动;24 h吸水率测试表明,经电子束辐射处理后的LDPE/CSF木塑复合材料吸水性能显著改善。这是由于电子束辐射使LDPE发生一定程度的交联,使原本相容性差的CSF和LDPE能够形成稳定的网络结构,提高LDPE/CSF木塑复合材料的界面相容性和力学强度,改善其耐水性能;另一方面,电子束辐射使LDPE/CSF木塑复合材料的结晶缺陷增多,降低其熔融温度。     

利用弹性体增韧木粉/HDPE复合材料

为提高木塑复合材料的韧性,在木粉/高密度聚乙烯(WF/HDPE)复合材料制备过程中引入了3种弹性体:聚烯烃弹性体(POE)、弹性体改性聚乙烯(BPB)和接枝改性的聚烯烃弹性体(A669)。通过对WF/HDPE复合材料冲击强度和抗弯弹性模量的测试,确定出既能有效提高WF/HDPE复合材料韧性又能维持材料刚性的增韧剂种类及其用量,并通过结晶行为、热力学性能及界面结合分析等探讨了其增韧原理。通过对比可知, A669的增韧效果最为明显,质量分数为4%时冲击强度达到15.31 kJ/m2,相对于无添加配方提高了52.34%且抗弯弹性模量只下降6.09%。XRD和DSC分析结果表明:A669的添加阻碍了WF/HDPE复合材料的结晶行为,使其在略低的温度下才可以结晶,且结晶度下降,晶粒尺寸增大,衍射角所对应的衍射面增大,因此吸收和损耗了更多的能量;A669的添加还降低了WF/HDPE复合材料的玻璃态转变温度。DMA和SEM分析结果显示:A669的添加使WF/HDPE复合材料呈现出显著的黏性特征,断裂面的HDPE塑料基质出现拉丝现象,从而达到提高材料韧性的效果。转矩流变测试表明A669的添加使WF/HDPE复合材料的扭矩略有降低,对加工没有不利影响。适当添加A669可以使木塑复合材料同时具备良好的韧性和刚性,对扩大其在建筑模板等领域的应用具有重要意义。      

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.     

PBS/杨木粉全降解木塑复合材料的加工流变性能及其应用研究

采用高级毛细管流变仪,分别测定PBS及PBS/杨木粉全降解木塑复合材料的流变性能,研究了不同挤出温度、不同木粉含量对复合材料加工性能的影响。以流变性能测试为参考,改变加工工艺,采用熔融共混法制备了PBS/杨木粉全降解木塑复合材料,并测试其性能。结果表明,随着木粉用量的增加,体系流动性明显下降,可加工的温度范围越来越窄,大致木粉填充量每提高5%,需要升高5℃才能保证粘度变化不大;不同加工工艺对所制备的PBS/杨木粉木塑复合材料性能有较大影响;综合流变性能和力学性能,木粉含量为30%、35%、40%、45%和50%的PBS/杨木粉全降解木塑复合材料的较佳加工温度分别为120、125、125、130和135℃。     

木塑复合材料抗菌性能研究

以高密度聚乙烯和木粉为主要原料,采用热压成型的方法制备了4种不同木粉含量的木塑复合材料。通过测量复合材料腐蚀前后的质量变化、弯曲强度、色差和表面形貌等,研究了木粉含量对木塑复合材料抗菌性能的影响。结果表明:木塑复合材料在密粘褶菌中会发生腐蚀;木粉含量越高,木塑复合材料越容易被腐蚀;腐蚀的主要是木纤维,而塑料不易被腐蚀。     

石墨烯纳米片填充HDPE/PEG相变复合材料的动态流变行为

通过溶液共混法制备了不同配比的石墨烯纳米片填充高密度聚乙烯/聚乙二醇(HDPE/PEG)相变复合材料,采用旋转流变仪表征了相变复合材料的动态流变性能,研究发现少量石墨烯纳米片加入有助于改善HDPE/PEG共混物的相容性。采用差示扫描量热法研究了复合材料的非等温结晶行为,结果表明在较高温区(处于HDPE结晶温度范围)石墨烯纳米片可以促进复合相变材料中HDPE的结晶;而在较低温区(处于PEG结晶温度范围)复合材料中的PEG因受空间限制(此时HDPE呈固态),其结晶过程受到抑制。     

PVC/CPE/CaCO_3复合材料熔体的动态流变行为EI北大核心CSCD

以聚氯乙烯(PVC)为基体,采用熔融共混法制备了PVC/氯化聚乙烯(CPE)/碳酸钙(CaCO3)复合材料,对不同CPE含量的PVC/CPE/CaCO_3复合材料的动态流变行为与力学性能进行了研究。结果表明:随着CPE含量的增加,复合材料熔体的储能模量(G′)与损耗模量(G″)先升高后降低,而松弛指数(λ_1)、特征松弛时间(τ_2)则分别呈现减小与增大的趋势,当CPE含量由0phr变为10phr时,复合材料冲击性能提高了约133.5%。通过对复合材料熔体动态流变行为进行分析,可以推测出CPE与CaCO_3颗粒之间逐渐形成部分包覆、全包覆、过包覆的结构模型,从而解释了CPE增韧复合材料的机理。     

聚磷酸铵/纳米SiO_2阻燃水稻秸秆/聚乙烯复合材料的研究

采用聚磷酸铵(APP)与纳米SiO_2阻燃水稻秸秆/高密度聚乙烯(HDPE)木塑复合材料,通过力学性能、极限氧指数、垂直燃烧、热重分析(TGA)和扫描电镜等研究了复合材料的界面,力学,阻燃性能及热降解行为。研究结果表明,当添加17%(wt,质量分数,下同)的APP与3%的纳米SiO_2时达到V-0级,极限氧指数提高了30.8%。拉伸强度提高了42.8%,弯曲强度提高51.9%,冲击强度提高了73.9%。TGA与SEM研究表明,APP与纳米SiO_2对木塑复合材料具有阻燃协效效应,APP使秸秆粉碳化同时膨胀发泡,纳米SiO_2加固炭层是阻燃的主要原因。     

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。     

LDPE/EVA/MWCNTs/CF复合材料的电学及流变性能

用熔融共混法制备了低密度聚乙烯(LDPE)/乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)/多壁碳纳米管(MWCNTs)/碳纤维(CF)复合材料。使用高阻计、扫描电子显微镜、旋转流变仪等研究了导电填料及基体组成对材料的电性能和流变性能的影响。发现MWCNTs与CF共同作为导电填料具有协效作用,使得材料其不仅具有渗滤阈值低的特点,并且当填料含量超过阈值时,材料的导电性能相比于纯MWCNTs填充的复合材料电阻率降低了2个数量级。流变测试发现MWCNTS相比于CF对基体分子链运动的限制更为明显,MWCNTs含量的增多会增加材料的黏度并使材料从"类液"的粘弹行为转变为"类固"的粘弹行为。     

增容剂对聚丙烯基木塑复合材料性能影响研究

利用熔融法、溶液法制备聚丙烯接枝丙烯酸(PP-g-AA)、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐(POE-g-MAH)、聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)_3种大分子增容剂,用来改善木塑复合材料相容性问题。考察其对复合材料的力学性能、流变性能以及材料吸水性的影响。结果表明,添加PP-g-AA、POE-g-MAH和PP-g-MAH作为增容剂,木塑复合材料的性能都有所提高。其中,溶液法制得的增容剂,效果显著。当添加10%(wt,质量分数)溶液法制得的PP-g-MAH,木塑复合材料的拉伸强度为25.21MPa,冲击强度为4.014kJ/m~2,复合材料的扭矩达到5.8N·m,吸水率低至0.9%。