基于竹粉表/界面调控的竹塑复合材料的制备及性能分析

为改善竹粉与非极性聚合物之间的界面相容性,以NaOH溶液及甲基三甲氧基硅烷(MTMS)对竹粉进行协同改性,然后与线型低密度聚乙烯(LLDPE)均匀混合热压制备了竹塑复合材料(BPC)。对改性前后竹粉的化学结构、润湿性及所制备BPC的力学性能、断面形貌、吸水性和尺寸稳定性进行了分析和表征。结果表明,经NaOH溶液处理的竹粉其亲水性增强,结晶度增加,用MTMS进一步改性后其表面引入了低表面能的Si—CH_(3)基团,竹粉由亲水性转变为疏水性;NaOH与MTMS协同改性竹粉与未改性竹粉制备的BPC相比,其抗拉强度和静曲强度分别提高了29.5%、28.6%,吸水率由16%下降到8%,24 h吸水厚度膨胀率由3.4%下降到1.3%。

竹质纤维形态对聚乳酸基竹塑复合材料性能的影响

为高值化利用竹材加工剩余物资源,以聚乳酸(PLA)为基体,竹粉纤维(BF)、竹屑纤维(BS)、竹原纤维(BN)与竹浆纤维(BP)为填料,采用密炼-注塑工艺制备了四种竹塑复合材料,研究了竹质纤维种类对其结构与性能的影响。研究结果显示,BP与BN纤维长径比更大,BS中颗粒形态较多,BF与BS质地较刚硬。BF、BN与PLA共混熔体的混炼扭矩更大,PLA/BP复合材料吸水率最大。BF,BS,BN与PLA的界面相容性较好,其添加改善了复合材料的力学性能,而BP添加降低了复合材料的力学性能。与PLA相比,在纤维质量分数为30%时,PLA/BF,PLA/BS与PLA/BN复合材料拉伸强度分别提高了17.85%,13.6%,11.89%,冲击强度分别提高24.33%,18.70%,35.57%,弯曲强度分别提高19.45%,21.45%,4.99%。PLA/BF复合材料的综合力学性能最优,其次为PLA/BS复合材料,PLA/BP复合材料最差。研究可为竹塑复合材料的开发与应用提供有益参考。

固定化漆酶介体系在竹塑复合材料界面改性中的作用机制

采用固定化漆酶与多巴胺协同改性竹纤维,固定化漆酶催化氧化竹纤维表面形成活性位点,在竹纤维表面构筑了微纳米多尺度疏水结构,改善了竹纤维与聚β—羟基丁酸酯(PHB)的界面相容性,其制备的竹塑复合材料的冲击性能、拉伸性能和弯曲性能分别提升了23.10%、25.00%、29.14%。同时固定化技术能够克服漆酶回收困难的问题,经过两次改性竹纤维后的固定化漆酶酶活回收率达15.79%,实现竹塑复合界面生物酶促增容工作高效化、可循环化。

可逆热致变色竹塑复合材料的性能

利用色差计、万能试验机、流变仪表征复合材料的物理、力学及流变性能,比较并分析变色微胶囊和复合材料在不同温度下的紫外光谱数据。研究结果表明,复合材料的颜色随着温度的升高而变浅,人的视觉能够明显察觉,钛白粉使得竹塑表面的L*值和ΔE增大;复合材料能够随着环境温度变化而改变太阳反射比;钛白粉不影响材料的拉伸强度、弯曲强度和熔体流变性能,但会使得材料的冲击韧性、G′和tanδ略有提高;紫外光谱分析说明变色微胶囊具有良好的变色可逆性,且将其加入到竹塑复合材料并不影响其变色效果,但经100次25℃～80℃循环处理之后,变色的敏感度下降。

竹塑复合材料及其在土工网中的应用

竹纤维用量对竹塑复合材料土工网的力学性能、加工性能和热学性能影响的实验结果表明 :随竹纤维含量的增加 ,竹塑复合材料的拉伸、弯曲和冲击强度及热变形温度都比基体材料有较显著的提高 ,而断裂伸长率和熔体流动速率则略有降低。综合考虑复合材料土工网的各项性能 ,采用主成分分析法确定竹纤维最佳含量为2 7%。 2 7%竹纤维和 1 0 %玻璃纤维混合增强的竹塑复合材料土工网的拉伸强度可达到 3 3 . 8ｋＰａ ,伸长率为 1 0 .2 %,竹塑复合材料土工网可广泛应用于土木工程建设领域。

竹塑复合材料界面改性研究现状及展望

竹塑复合材料(Bamboo-Plastic Composites,BPC)是木塑复合材料范畴内的新兴产品,是一种绿色、可循环利用的环境友好型生物质复合材料。现阶段对竹纤维与塑料进行界面改性以提升材料性能是BPC研究领域的热点方向,主要阐述了近年来竹塑复合材料界面改性研究的现状与进展。从纤维预处理改性、聚合物改性、助剂增容改性3个方面对国内外BPC界面改性研究现状进行了概述;从性能评价手段、生产工艺、产品质量控制等方面归纳了BPC界面改性研究存在的不足;同时从成本控制、界面改性机理探索、数学模型验证等角度对BPC界面改性的发展趋势进行了展望。

竹粉含量对竹塑复合材料性能的影响

采用不同比例的竹粉制备竹粉/高密度聚乙烯复合材料,研究其对于复合材料性能的影响。结果表明:复合材料的断裂伸长率有先减小,后增大的变化趋势;拉伸强度则先增大后减小。竹粉质量含量为40%,断裂伸长率达到最小值,拉伸强度达到最大值。冲击和弯曲强度有所提高,竹粉含量增大,复合材料的熔体指数逐渐减低。

不同含量POE增韧竹塑复合材料的力学和动态力学性能

为研究增韧剂聚烯烃弹性体(Polyolefin elastomer,POE)对竹粉/高密度聚乙烯复合材料(竹塑复合材料,BPC)的增韧作用,制备了高性能竹塑复合材料。在竹塑复合材料中分别添加不同含量的POE制备试样,对制备的试样进行力学性能测试和动态热力学分析。力学性能测试结果表明,随着POE含量的增加,竹塑复合材料的冲击强度明显增大,但拉伸强度和弯曲强度均减小,当POE含量为40%时,竹塑复合材料的冲击强度最好;动态热力学分析结果表明,随着POE含量的增加,竹塑复合材料的韧性增强,当POE含量为40%时,竹塑复合材料的韧性最强。

不同改性方法对竹塑复合材料拉伸性能的影响

研究了纳米碳酸钙浸渍改性对单根竹纤维表面碳酸钙附着情况、拉伸性能以及竹纤维/聚丙烯复合材料拉伸性能的影响,并将改性效果与纳米碳酸钙原位沉积改性进行对比。结果表明,纳米碳酸钙浸渍改性可以使碳酸钙颗粒均匀填充竹纤维表面微孔、褶皱等缺陷部位,附着的碳酸钙颗粒粒径均匀,分散性较好,附着量达到21.39%。经浸渍改性的单根竹纤维力学性能有所提高,拉伸强度、弹性模量、断裂伸长率分别提高了15.98%、22.15%和5.21%,但提高幅度低于原位沉积改性。分别将纳米碳酸钙浸渍、原位沉积改性竹纤维与聚丙烯薄膜制成竹塑复合材料,通过断面形貌观察发现两种改性方法均可改善竹纤维与聚丙烯的界面结合性能,复合材料拉伸性能相应提高,浸渍改性使复合材料拉伸强度和弹性模量分别提高了6.95%和15.80%,原位沉积改性分别提高18.68%和25.41%。虽然浸渍改性效果低于原位沉积改性,但工艺更简单。

增韧剂对竹塑复合材料性能的影响

为研究聚烯烃弹性体(POE)、三元乙丙橡胶(EPDM)、苯乙烯系热塑性弹性体(SBS)3种增韧剂对竹粉/高密度聚乙烯复合材料的增韧机理,制备韧性较好的竹粉/高密度聚乙烯复合材料;分别加入不同质量分数的POE、EPDM、SBS制成竹粉/高密度聚乙烯复合材料试样,并对其进行力学性能和流变性能测试。力学性能测试结果表明:随着3种增韧剂质量分数的增加,复合材料的冲击强度均明显增大,拉伸强度和弯曲强度均减小。当POE、EPDM质量分数为30%,SBS质量分数为40%时,复合材料的冲击强度最好;流变性能测试结果表明,低频区复合材料的储能模量和损耗模量总体随着增韧剂质量分数的增加而增大,说明随着增韧剂质量分数的增加,复合材料的黏弹性增强。

竹塑增强复合材料的研究进展及加工现状

从复合机理、制备工艺等方面,对竹塑增强复合材料的研究进展进行综合评述,并对其加工现状以及加工中的技术难点问题进行分析,提出竹塑增强复合材料的发展趋势,为竹塑增强复合材料的研究与开发提供参考。

国内外竹塑复合材料研究进展

以竹纤维以及竹制品的废弃粉末作为添加剂生产可降解竹塑复合材料,是一种可持续发展和循环利用的具有发展前景的方向。该文主要陈述近年国内外关于竹塑复合材料的研究内容与方法,并指出了未来研究竹塑复合材料所要解决的基本问题。

温度作用下不同配方竹塑复合材料的断裂性能研究

在众多环境因素中,温度因素是对竹塑复合材料性能影响最显著的因素之一。通过试验分析温度对3种竹塑复合材料性能的影响,试验结果表明,在不同温度条件下,3种竹塑复合材料的抗弯性能按从优到劣排列依次为:使用新PE与楠竹为主要成分制成的竹塑复合材料,使用回收PE与楠竹为主要成分制成的竹塑复合材料,和使用回收PE与杂竹为主要成分制成的竹塑复合材料。

偶联剂对竹塑复合材料界面及热稳定性的影响

为研究马来酸酐接枝聚丙烯(MAPP)、马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE)、超分散包覆剂(YB-510)等3种偶联剂对竹塑复合材料界面及热稳定性的影响,利用环境扫描电子显微镜((ESEM))观察了竹塑复合材料的断面微观形貌,利用热重—差热联用热分析仪(TG-DTA)分别分析了纯竹粉、低密度聚乙烯树脂(LDPE)及加入不同偶联剂后的竹塑复合材料的热失重(TG)曲线和一阶微分(DTG)曲线。结果表明,添加3种偶联剂后,竹粉都能够均匀地分散在LDPE塑料基体中;MAPE可以提高竹塑复合材料的热稳定性,MAPP对复合材料的热稳定性没有明显影响,而YB-510对竹塑复合材料的热稳定性具有不良影响。

玻璃纤维对竹塑复合材料性能的影响

研究了不同玻璃纤维含量对于竹塑复合材料性能的影响.采用注塑成型工艺制备试样,然后测试试样的拉伸、冲击和弯曲强度,并用扫描电镜观察断面的形貌.试验结果表明当玻璃纤维含量在10%左右时,试样的综合力学性能最好.

聚乙烯基竹塑复合材料的制备及性能研究

利用甲基丙烯酸甲酯(MMA)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和氢氧化钠(NaOH)对竹纤维表面进行预处理,并制备了一系列的竹塑复合材料。其中,NaOH对竹纤维表面处理效果最佳,相应的竹塑复合材料的力学性能最为优异。当NaOH预处理后的竹纤维质量分数为30%时,相应竹塑复合材料的拉伸强度和冲击强度可高达57MPa和18.0kJ/m^2。在聚乙烯(PE)基体中加入竹纤维后会使其吸水率出现一定的提升,不同预处理方法以及竹纤维含量对竹塑复合材料的吸水率影响不大,当NaOH预处理竹纤维的质量分数为30%时,饱和吸水率依然较低,为4.97%。

竹塑复合材料地板基材模压成型工艺参数优选

通过试验研究对竹塑复合材料地板基材模压成型工艺参数进行选择。结果表明,采用竹塑配比5∶5、板坯密度0.9g.cm-3、热压温度170℃、热压时间10min的工艺参数模压成型生产竹塑复合材料地板基材,其主要物理力学性能达到了我国现有的“浸渍纸层压木质地板”优质材执行标准(GB/T18102-2000)中的技术指标要求。

竹塑复合材料研究现状及展望

介绍了目前竹塑复合材料生产中物料配比、偶联剂种类和用量、成型工艺等,阐述了竹材与竹塑复合材料的性能研究,以及竹塑复合材料未来的研究重点。

钛酸酯偶联剂对竹塑发泡复合材料性能的影响

研究了钛酸酯(DN301)偶联剂对竹塑发泡复合材料物理力学性能、热学性能和流变性能的影响,并采用环境扫描电镜观察材料的界面微观结构.结果表明,添加适量的钛酸酯可有效提高竹塑发泡复合材料的力学性能和耐水性能,钛酸酯最佳用量为竹粉质量的2%,材料密度为0.85 g·cm-3,比弯曲、比拉伸、比缺口冲击强度、弯曲模量分别为42.68 MPa、22.32 MPa、5.83 kJ·m-2和2828.04 MPa,与未改性时相比,分别提高了10.4%、7.9%、15.8%和6.8%;改性复合材料浸水1440 h后的吸水率和厚度膨胀率分别由未改性时的8.80%和1.85%降至2.48%和1.36%.频率扫描结果显示,改性复合材料的储能模量和复数黏度下降,流变性能和均相性增强.热重测定结果表明,改性复合材料的热稳定性略微提高.扫描电镜观察结果表明改性复合材料的界面相容性提高.

竹纤维高密度聚乙烯(HDPE)混熔生产竹塑复合材料的研究

竹塑产品是由竹粉和塑料混合制造而成。由于其良好的尺寸稳定性,竹塑产品可以应用于室内和户外工程,代替木制品和塑料制品。本研究的核心技术是采用了专为加工竹塑材料而设计的啮合式双螺杆挤出机,其特点为:可更换的模块化螺杆;塑化柔和,混炼均匀;螺杆加热/冷却系统确保精确的熔体温度控制;高产量但螺杆转速很低;准确的排气控制,挤出压力稳定,预热加料机置于主机顶部,先抽出竹粉中残留的水分,使主机加料段更加充实,提高塑化混炼效果。优化的螺杆设计使剪切小,不易剪断竹纤维,能使物料在机内停留时间均匀。螺杆机筒采用双金属处理,耐磨耐腐蚀,使用寿命延长。