生物质纤维/塑料复合材料微孔发泡技术研究概述

概述生物质纤维/塑料复合材料微孔发泡技术的研究现状、微孔发泡原理,以及生物质纤维/塑料微孔发泡复合材料的性能。

天然植物纤维/可生物降解塑料生物质复合材料研究现状与发展趋势

由天然植物纤维材料与可生物降解塑料复合制备生物质复合材料是本世纪新的研究热点,也是复合材料科学发展的必然趋势并具有非常广阔应用前景的完全环境友好新材料。本文从复合材料的原材料、复合途径、复合材料性能改善及复合机制等方面论述天然植物纤维/可生物降解生物质复合材料的研究现状,并就生物质复合材料的发展趋势与前景进行分析。

植物纤维增强的生物质复合材料微观机理及力学性能研究

为了解决生物质复合材料中淀粉基质与植物纤维分子间的表面结合问题,探究淀粉/纤维预处理对二者分子间氢键形成的影响,提高生物质复合材料的力学性能,在多年研究的基础上,优化成分配伍,分别制备了剑麻纤维、纸浆纤维、稻草纤维和木质纤维增强的生物质复合材料。通过红外光谱实验,研究了热塑性淀粉的化学键变化和复合材料制品化学键的变化机理,对比了4种复合材料中淀粉和纤维分子间氢键的强弱。拉伸强度和压缩强度实验结果表明,剑麻纤维增强的复合材料的拉伸强度最高可达3.75 MPa,压缩强度最高可达1.26 MPa,远远好于纸浆纤维、稻草纤维和木质素纤维复合材料。SEM图像显示了热塑性淀粉和生物质复合材料的微观结构形态。

复合方式对木纤维-聚乳酸生物质复合材料结构与性能的影响

为研究不同受热与剪切作用程度的复合方式对木纤维-聚乳酸(WF-PLA)生物质复合材料结构与性能的影响,分别采用常规混合、高速混合、熔融挤出法制备了WF-PLA生物质复合材料,并用DSC、TGA、GPC等方法进行了分析。结果表明:①不同复合方式对WF-PLA生物质复合材料结构与性能有显著影响。②受热与剪切作用时间最长的熔融挤出法制备的WF-PLA生物质复合材料,弯曲强度最低(25.39 MPa),密度最大(1.34 g/cm3),耐水性最好,熔点和热分解温度明显降低,聚乳酸相-Mw和-Mn分别只有聚乳酸原料的13.5%和14.6%。③受热与剪切作用时间最短的常规混合法制备的WF-PLA生物质复合材料密度最小(1.25 g/cm3),弯曲强度最高(50.98 MPa),但耐水性差,聚乳酸相-Mw和-Mn分别是聚乳酸原料的69.9%和67.3%。④受热与剪切作用适中的高速混合法制备的WF-PLA生物质复合材料弯曲强度、密度、耐水性均居中,弯曲模量最高(5.13 GPa),综合性能最好,聚乳酸相-Mw和-Mn分别为聚乳酸原料的51.0%和51.9%。⑤不同复合方式引起聚乳酸分子降解是影响复合材料性能的关键。

植物纤维/聚乳酸生物质复合材料的制备及应用现状

聚乳酸是目前已开发的生物降解高分子中最具潜力的一种。尽管它具有众多优异的性能,但是,仍存在一些如脆性大、成型稳定性差等缺点。因此,对聚乳酸进行复合改性是目前重要的研究趋势。文章综述了近年来聚乳酸基生物质复合材料的研究进程。以聚乳酸为基体,以麻纤维、木纤维、竹纤维或其它植物纤维为生物质填料,采用热压、挤出等方法生产不同种类的聚乳酸基生物质复合材料,介绍了植物纤维的改性方法,如碱处理、化学改性、微生物改性等,并对这些生物质复合材料的力学性能、热稳定性能、结晶性能、尺寸稳定性能等进行了简要阐述,同时,对聚乳酸基生物质复合材料的应用领域及开发前景进行了展望。

超低密度生物质纤维基复合材料性能的研究

为了获得轻质高强的复合材料,以聚合物发泡技术与人造板工艺技术结合制备超低密度生物质纤维基复合材料,通过发泡手段使材料密度降低的同时提高材料的物理力学性能。重点研究发泡对复合材料力学性能的影响。研究结果表明:以碳酸氢钠为发泡剂对生物质纤维基复合材料进行发泡可以有效提高材料的物理力学性能。经方差和极差分析可知,本研究最佳工艺条件为:施胶量为25%、发泡剂加量6%、热压温度165℃、热压时间6min。

生物质纤维基发泡复合材料性能研究

以聚合物发泡技术与人造板工艺技术结合制备生物质纤维基发泡复合材料,重点研究发泡对复合材料力学性能的影响。研究结果表明:以碳酸氢钠为发泡剂对生物质纤维基复合材料进行发泡可以有效提高材料的物理力学性能。经方差和极差分析得知,本研究的最佳工艺条件为:施胶量为25％,发泡剂加量6％、热压温度165℃、热压时间6分钟。

ADC发泡的生物质纤维基复合材料制备工艺及性能研究

为了降低复合材料密度,又不损失材料的力学性能,以ADC(偶氮二甲酰胺)为发泡剂,异氰酸酯为胶粘剂,采用聚合物发泡技术与人造板工艺相结合制备发泡复合材料,重点研究发泡与固化的协调工艺以及发泡对材料力学性能的影响。研究结果表明:(1)发泡与固化协调工艺为:复合温度180℃,复合时间25m in;(2)发泡使材料密度降低的同时可明显提高其物理力学性能。

生物质纤维基包装复合材料的研究现状

目的综述纤维基复合材料在包装中的应用和研究现状。方法介绍国内外生物质纤维基复合材料在发泡型材料、薄膜、板材等不同种类包装材料中的应用现状,分别总结各类包装材料使用的基材及制备工艺,比较不同纤维基复合材料的性能差异,指出复合材料在制备工艺及性能上的不足,并展望纤维基包装复合材料的发展前景。结果纤维素具有天然的化学结构,使纤维基材料具有良好的力学性能、阻隔性、可降解性,较好地应用在不同包装材料中。结论纤维基复合材料具有性能优良、可生物降解、经济环保等特点,在包装领域具有较大发展潜力,在原料的选择、制备工艺绿色化及性能的可控性等方面还有较大的研究空间。

可降解生物质复合材料的发展现状与前景

从人类社会面临的能源危机和环境保护角度,阐述用环境完全友好的天然植物纤维和可生物降解塑料制备的生物质复合材料的发展背景、意义及现状。通过分析材料的可再生和降解特性,指出该种材料符合复合材料的发展方向,并对未来在汽车内饰部件、建筑及公共设施等领域的应用前景进行预测。

不同生物质纤维及其添加量对PBAT复合材料结构与性能的影响

目的将生物质纤维材料芦苇、黄麻和纸浆引入聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)中,通过高速共混机制备高性能的硬质可生物降解复合材料。方法研究不同生物质纤维及其添加量对复合材料结构、性能、生物降解性的影响。结果PBAT/生物质纤维复合材料的弯曲模量和强度得到明显提升。在3种复合材料中,PBAT/纸浆复合材料表现出最佳的力学性能和热稳定性,通过简单混合PBAT和质量分数为60%的纸浆,其弯曲模量、弯曲强度可分别达到(1055±35)、(12.46±1.10)MPa。降解试验结果表明,复合材料的降解速率显著高于PBAT的降解速率,并且与生物质纤维的吸水性及尺寸有关。结论经大尺寸生物质纤维填充PBAT得到的硬质可降解复合材料的综合性能优异,为发展绿色可降解硬质包装及包装填充物材料提供了科学思路和技术依据。

竹原纤维/可生物降解塑料复合材料的性能研究

通过热压成型制备了竹原纤维增强可生物降解塑料复合材料,研究了材料的力学性能、热稳定性、断裂面的微观结构等,以及复合材料的微生物降解性能。研究结果表明,复合材料的拉伸强度和弯曲强度随竹原纤维含量增加而增加,当竹原纤维质量分数为16.67%时,复合材料的拉伸强度和弯曲强度较纯可降解塑料分别增加46.9%和93.1%,但断裂伸长率和冲击强度随着竹原纤维含量增加而降低。复合材料的热稳定性比纯可降解塑料和竹原纤维更好。在土壤微生物的作用下,复合材料在20 d时间的降解率可达19.4%。

熔融沉积法3D打印天然植物纤维/可降解塑料复合材料的进展

近年来,3D打印技术在国内外得到了广泛关注。熔融沉积成型(FDM)为目前3D打印技术中最常用的一种工艺方法,可降解塑料为FDM使用较多的原材料。但是,单一的可降解塑料材料的成本较高,存在性能缺陷,限制了其在3D打印技术领域中的进一步发展。利用天然植物纤维与可降解塑料进行复合,用于FDM 3D打印,不仅能降低材料的成本,还可以改善材料的部分性能,因此,该类复合材料越来越多地被应用于FDM 3D打印领域,可以替代单纯的可降解塑料。对该领域的最新研究进展进行了综述,重点阐述了各类植物纤维与聚乳酸等可降解塑料复合后,在FDM 3D打印工艺中的研究及应用。

生物质对木塑复合材料燃烧性能影响的研究进展

综述了生物质对木塑复合材料燃烧性能的影响。分析了生物质中纤维素、半纤维素和木质素等主要化学成分和结构对生物质燃烧性能的影响,即生物质中木质素含量越高、纤维素含量越低,可燃性能越差;结晶度越低、取向度越高,可燃性能也越差。总结了生物质对热塑性塑料PVC、PE、PP基木塑复合材料的最初点燃时间、初始降解温度、热释放速率、高温残炭率以及氧指数的影响。虽然生物质会缩短木塑复合材料的点燃时间和降低最初降解温度,但会减小热塑性塑料的热释放速率、提高高温残炭率和极限氧指数。总的来说,生物质可有效提高木塑复合材料的燃烧性能,降低塑料制品的火灾风险。

生物质复合材料浆料流变特性及管道输料条件研究

利用数字黏度测量仪对生物质复合材料的浆料阶流变特性进行研究，采用SEM分析浆料中纤维空间结构，最后研究了管道输送料的温度。实验结果表明：浆料中纤维搭接呈网状结构，其黏度随时间先增大后减小，最终趋于稳定。剪切速率和剪切应力之间能够利用卡森模型进行良好的拟合。随浆料温度升高，浆料黏度减小；在温度介于55~85℃的，充分搅拌900 s后，浆料黏度较小且稳定，最适合管道输料。

3D打印生物质基复合材料研究进展及应用前景

3D打印技术是智能制造领域的一项颠覆性创新技术,必将深刻影响和变革社会生产模式与人类生活方式,更为重要的是,这一技术的出现为多元化、高值化利用来源广泛的生物质材料提供了新的机遇和方向,是生物质材料产业化发展与可再生利用的又一全新途径。3D打印材料的开发与3D打印智能制造技术密切相关,是该技术可持续发展的关键和核心要素之一。文章综述了开发生物质基材料用于3D打印的发展,着重介绍了木质纤维素材料在不同3D打印技术中的研究现状,并对3D打印生物质基材料的开发和发展前景进行了展望。

高填充PVC/生物质纤维复合材料的研究

采用自主研发的B-200表面改性剂对生物质纤维进行改性,然后制备了高填充PVC/生物质纤维地板基材,考察了B-200用量、生物质纤维用量与种类对地板基材性能的影响,并通过红外光谱、扫描电镜对地板基材进行了表征。结果表明:适宜的填充配方为400份秸秆粉、80份B-200。

地质聚合物与农林生物质材料复合技术的研究进展

地质聚合物具有绿色环保、阻燃防火、快速固化、耐腐蚀性好、力学性能高等优点,成为发展最为迅速的无机胶凝材料之一,但同时也存在着脆性高、易开裂等无机材料固有缺陷,与来源广泛和可再生可循环利用的木材、秸秆等农林生物质材料形成高度的优势互补,二者复合形成的“无机-有机”复合材料成为研究的热点。为了促进地质聚合物与农林生物质材料复合技术创新与应用,本文在阐述地质聚合物基本概况基础上,总结了国内外地质聚合物与农林生物质材料3种复合方式的研究新进展,并提出了目前研究中存在的不足和建议,为未来该领域的深入研究提供参考。

生物可降解竹纤维增强塑料复合材料成型工艺

生物可降解竹纤维增强塑料复合材料是以竹纤维和生物可降解塑料为原材料经过特定工艺加工而成。其成型工艺主要包括模压成型、注射成型、挤出成型以及层压成型等。本文较详细阐述了上述4种成型工艺及成型过程中关键问题。

生物质纤维基包装复合材料的研究现状

目的综述纤维基复合材料在包装中的应用和研究现状。方法介绍国内外生物质纤维基复合材料在发泡型材料、薄膜、板材等不同种类包装材料中的应用现状,分别总结各类包装材料使用的基材及制备工艺,比较不同纤维基复合材料的性能差异,指出复合材料在制备工艺及性能上的不足,并展望纤维基包装复合材料的发展前景。结果纤维素具有天然的化学结构,使纤维基材料具有良好的力学性能、阻隔性、可降解性,较好地应用在不同包装材料中。结论纤维基复合材料具有性能优良、可生物降解、经济环保等特点,在包装领域具有较大发展潜力,在原料的选择、制备工艺绿色化及性能的可控性等方面还有较大的研究空间。