面粉与竹粉在不同比例混合下间苯三酚试验及理化指标差异分析

在面粉中掺入不同比例的竹粉后,分析面粉和竹粉混合物的间苯三酚试验和理化指标差异。在纯面粉中分别掺入5%、10%、20%的不同粒度的竹粉,结合间苯三酚试验现象,对水分、粗蛋白质、粗灰分、粗纤维4个理化指标检测进行分析。结果表明:在间苯三酚试验中,面粉与竹粉混合物在不同粒度和不同视野下呈现出不同的形态。随着竹粉掺入比例的增加,混合试样中木质素含量显著增加,且与出现的红色深浅、分布疏密成正相关。在理化指标上,随着竹粉掺入比例的增加,混合试样的水分、粗蛋白含量呈下降趋势,粗灰分、粗纤维含量呈上升趋势。综上,结合间苯三酚试验及理化指标的增幅和降幅的绝对值,在面粉中掺入不同比例的竹粉对其影响程度排序为粗纤维>粗蛋白质>水分>粗灰分。

PEW-g-MAH改性竹粉机理研究

研究了PEW-g-MAH改性竹粉的机理,借助傅立叶红外光谱、热重分析、差示扫描量热法来探究PEW-g-MAH与竹粉的反应机理。结果表明,PEW-g-MAH中的酸酐基与竹粉中的羟基发生酯化反应,改性后的竹粉热稳定性增加,竹粉与PEW-g-MAH发生了化学键结合。

碳化硅对聚氯乙烯/竹粉复合材料性能影响

为比较碳化硅(SiC)含量对聚氯乙烯(PVC)/竹粉木塑复合材料性能的影响,以竹粉为木质纤维,PVC为基体材料,用挤出成型方法制备了不同含量SiC的PVC/竹粉复合材料,对其力学性能、摩擦磨损性能及蠕变性能测试分析。结果表明:当SiC质量分数为3%时,PVC/SiC/竹粉复合材料拉伸强度和冲击强度性能较好,较未添加SiC的PVC/竹粉复合材料分别高出29.0%,4.2%;SiC质量分数为3%时,摩擦系数、磨损失重率最小分别为0.428 5,0.151%;添加1.5%SiC的PVC/竹粉复合材料弯曲强度最高,为36.6 MPa。蠕变应力值为3.552 8 MPa时,SiC含量对PVC/竹粉木塑复合材料应变影响相近,其中,PVC/竹粉/1.5%SiC复合材料应变值最小;应力值为7.105 6 MPa、10.658 4 MPa时,PVC/竹粉/3.0%SiC复合材料应变值最小。

基于离散元的竹粉颗粒接触参数标定

【目的】建立竹粉颗粒材料的离散元模型并标定其相关接触参数。【方法】基于毛竹Phyllostachys edulis粉末物理堆积角实验结果,采用离散元法(DEM)模拟仿真和实验设计(DOE)相结合的方法,通过Plackett-Burman (P-BD)实验、爬坡实验和响应面实验获得竹粉堆积角和仿真参数之间的二次多项式回归模型,以物理堆积角为目标值预测得到接触参数的最优组合。【结果】实测竹粉物理堆积角为49.29°;P-BD实验结果表明了竹粉-竹粉滚动摩擦系数、竹粉-竹粉恢复系数和竹粉-不锈钢板静摩擦系数对堆积角影响显著(P<0.05);响应面实验结果进一步证实了P-BD实验的结果,同时表明竹粉-竹粉滚动摩擦系数自身交互作用、竹粉-竹粉滚动摩擦系数和竹粉-竹粉恢复系数的交互作用对堆积角有显著影响(P<0.05);最优因素组合为竹粉-竹粉恢复系数0.44,竹粉-竹粉滚动摩擦系数0.22,竹粉-不锈钢板静摩擦系数0.45。【结论】本研究在41.20°~55.27°堆积角范围内建立的竹粉颗粒堆积角定量模拟标定与预测平台具有较高的可靠性,DEM标定方法可为后续建立评估生物质颗粒运动行为及其与设备相互作用的材料模型提供参考。

丁苯橡胶对竹粉/高密度聚乙烯复合材料冲蚀磨损特性的影响

为制备适用于海岸工程领域的高耐冲蚀型木塑复合材料,基于旋转射流技术研究了丁苯橡胶(SBR)对竹粉/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料冲蚀磨损特性的影响。结果表明,引入SBR可以提升竹粉/HDPE复合材料的硬度和冲击强度(硬度最大增幅1.3%、冲击强度最大增幅18.8%),并优化竹粉/HDPE复合材料中纤维和基体的两相界面质量。较之未引入SBR的竹粉/HDPE复合材料,引入SBR的竹粉/HDPE复合材料的抗冲蚀性显著提升,其最大冲蚀率发生于冲蚀靶距1.0 cm和冲蚀时间180 s处。较之未冲蚀面,竹粉/HDPE复合材料冲蚀面主要表现出纤维破碎和基体脆性断裂,以及氧含量相对增加和羟基伸缩振动加强等磨损特征。引入SBR不改变旋转射流对竹粉/HDPE复合材料的冲蚀机理。

竹粉对白星花金龟转化白酒糟效率的影响研究

试验旨在探索和优化白酒糟的昆虫生物转化效率,试验一采用2*4因子设计以探究不同配比白酒糟物料对白星花金龟和黄粉虫生长的影响,试验二在试验一基础上选择体重相近、健康无病的三龄期白星花金龟,随机分为5组,对照组为100%白酒糟,试验组分别用25%、50%、75%、100%竹粉替换对照组的白酒糟,15 d后测定白星花金龟体重增长、死亡率、消化率和转化率。结果发现:(a)饲喂四种不同配比白酒糟物料后白星花金龟组平均日死亡数均显著低于黄粉虫组(P<0.05),每日体长增长显著高于黄粉虫组(P<0.05)。(b)试验二中白星花金龟处理组其死亡率与添加竹粉的含量呈反比,试验组中酒糟含量与虫体增重率呈正比;用50%竹粉替代白酒糟时白星花金龟的转化率和粗灰分消化率显著高于对照组(P<0.05)。综上所述,白星花金龟处理白酒糟能力优于黄粉虫;用50%竹粉替代白酒糟时白星花金龟生物转化力最优,体重增长率为59.25%,死亡率为3.75%,转化率为66.50%。

竹粉改性丁腈橡胶的制备及性能研究

丁腈橡胶是目前用量最大的一种特种合成橡胶,属于非结晶的极性不饱和橡胶,具有优异的耐非极性油和非极性溶剂的性能,广泛应用于密封制品。现代工业要求丁腈橡胶具有更高的力学性能和耐磨性能,因而需对原有的丁腈橡胶配方进行改进,即采用氯化锌与环氧化天然橡胶形成化学键,再加入天然竹粉填料来增强丁腈橡胶基体。结果表明,环氧化天然橡胶能够加快硫化速率;竹粉能够大幅提升丁腈橡胶储能模量,提高材料抗形变能力。改性后的丁腈橡胶力学性能获得较大提升,拉伸强度是普通丁腈橡胶的2.6倍,撕裂强度增加了24%,100%定伸应力和300%定伸应力也有显著提高。

竹粉含量及粒径对竹塑复合材料性能的影响

以竹粉和高密度聚乙烯为原料,通过混炼、平板热压制备竹粉/HDPE复合材料,研究竹粉含量和粒径大小对复合材料的吸湿、吸水性以及力学性质的影响。试验结果表明:随着竹粉添加量的增加,竹塑复合材料的吸湿、吸水性能也逐渐增大,同时,当竹粉粒径变小时,复合材料的吸湿、吸水性能也增大;复合材料的冲击强度随着竹粉含量的增加而减小,而拉伸强度与弯曲强度随着竹粉含量增加而增大,但当竹粉含量超过50%,这些强度反而降低;随着竹粉粒径增大,抗冲击强度逐渐降低,而拉伸强度与弯曲强度增大,但当粒径超过180μm时,这两个强度则开始下降。

竹粉活性炭的制备及性能研究

以竹粉为原料,用氢氧化钾(KOH)和氢氧化钠(NaOH)混合活化剂,在不同活化剂比例、不同活化时间和活化温度条件下制备竹粉活性炭,运用比表面积测定仪(BET)、恒电流充放电法测定仪等仪器对竹粉活性炭比表面积、孔容和孔径结构及比电容进行了测试。结果表明,竹粉和混合碱的比1∶3且两者活化剂比例相等时,活化温度900℃,活化时间1 h条件下制备的竹活性炭性能最佳,其比表面积为1 003.2 m2.g-1,总孔容为0.564 cm3.g-1,平均孔径从为2.47 nm,碘吸附值为933 mg.g-1,作为超级电容器(EDLC)的电极,其比电容为101.1 F.g-1。

竹粉改性聚氯乙烯材料的研究

采用竹粉填充聚氯乙烯,研究了竹粉纤维预处理、竹粉纤维含量、粒径大小对改性聚氯乙烯塑料性能的影响。发现对竹粉纤维进行碱处理、偶联处理可提高复合材料的拉伸强度,但冲击强度略有下降;竹粉纤维含量的增加、粒径增大会使改性聚氯乙烯塑料拉伸强度、冲击强度下降。该改性聚氯乙烯塑料的综合性能良好,仍有广阔的应用前景。采用竹粉填充聚氯乙烯,研究了竹粉纤维预处理、竹粉纤维含量、粒径大小对改性聚氯乙烯塑料性能的影响。发现对竹粉纤维进行碱处理、偶联处理可提高复合材料的拉伸强度,但冲击强度略有下降;竹粉纤维含量的增加、粒径增大会使改性聚氯乙烯塑料拉伸强度、冲击强度下降。该改性聚氯乙烯塑料的综合性能良好,仍有广阔的应用前景。

竹粉热化学液化的在线红外光谱分析

将竹粉在乙二醇中进行热化学液化,利用在线红外光谱仪跟踪检测,对竹粉的醇解液化反应过程进行了详细的红外光谱分析。结果表明,羟基峰3 400 cm-1的减弱和羰基峰1 720 cm-1及醚键1 124 cm-1峰的增强非常明显。同时,由液化产物分离分析的结果可以推断,竹粉纤维素分子链断裂后,其吡喃环葡萄糖结构单元也被开环,生成了戊酸乙酯、5羟-甲基呋喃乙酯、乙二醇缩-2羰-基戊酸乙酯等物质。木质素的苯丙烷结构被降解成2甲-基苯酚、2甲-氧基苯酚、2,6甲-氧基苯酚等酚衍生物。在液化降解过程中产生的这些活性基团因不稳定而被酯化、醚化或相互间缩合,故液化产物其实是聚醚/酯混合多元醇。

竹粉/高密度聚乙烯复合材料动态流变特性

为了了解木塑复合材料的动态流变特性,从而更好地提高产品的生产效率以及揭示界面复合机理,该文以竹粉/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料为研究对象,分别考察了铝钛偶联剂、硬脂酸钙润滑剂对复合材料流变特性的影响。利用密炼机对高密度聚乙烯与竹粉进行密炼混合,在此过程中根据情况添加适量的偶联剂或润滑剂,得到的复合块状材料经冷却破碎后注塑成型,并对注塑试样进行了系列动态流变测试,包括应变扫描、频率扫描,对比了2种温度下的应变扫描下的流变行为。应变扫描结果表明,添加助剂的复合体系比单纯竹粉/HDPE体系在更大的应变范围内属于线性弹性行为,通过低频区域的模量与频率关系的斜率分析表明,添加偶联剂和润滑剂有助于促进竹粉在塑料基体中的均匀分散,动态黏度与损耗黏度之间的关系揭示了偶联剂以及润滑剂均在一定程度上促进了竹粉与聚乙烯塑料之间的界面结合,为木塑复合材料生产过程助剂的使用提供了一定的理论参考依据。

竹粉粒径对竹/聚丙烯复合材料力学性能的影响

以竹粉和聚丙烯粉料为原料,马来酸酐接枝聚丙烯为偶联剂,通过注塑成型制备了竹塑复合材料。研究了不同粒径竹粉对复合材料力学性能的影响。结果表明:不同粒径的竹粉对复合材料拉伸性能、弯曲性能及冲击强度均有显著的影响。竹粉粒径在40～120目时,随着粒径的减小,复合材料的拉伸强度、弯曲强度,以及缺口冲击强度呈逐渐减小的趋势。当粒径达到200目时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度及缺口冲击强度却有所增大。竹粉粒径为20目时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度以及缺口冲击强度均比40目的要低。大粒径竹粉(40目)与小粒径竹粉(200目)填充的复合材料表现出的不同力学性能,可能与竹粉与基体塑料界面结合、纤维形态、表面粗糙度以及内部空隙状况不同有关。

竹粉/聚丙烯发泡复合材料的增韧效果

为研发可代替聚丙烯(polypropylene,PP)应用于汽车内饰件的木塑复合材料,减少白色污染,节约化石能源,同时提高木塑复合材料的附加值,拓宽其应用领域。该文以注塑法制备竹粉/聚丙烯发泡复合材料,并分别采用乙烯-1-辛烯共聚物(polyolefin elastomer,POE)和马来酸酐接枝POE(maleic anhydride grafted polyolefin elastomer,POE-g-MAH)增韧复合材料。研究了增韧填料对发泡复合材料力学性能的影响,用环境扫描电镜(environmental scanning electronic microscopy,ESEM)对复合材料的冲击断面进行观察,并进行了频率扫描的动态流变测试。结果表明:添加POE和POE-g-MAH在略微降低材料拉伸和弯曲强度的同时,可明显提高材料的缺口冲击强度,二者最佳用量分别为15%和8%;8%POE-g-MAH增韧的复合材料的缺口冲击强度为8.55kJ/m2,提高了35.7%,可很好地应用于汽车内饰件。ESEM显示,增韧后,复合材料的断裂形式转变为韧性断裂。动态频率扫描结果显示,POE对复合材料流变性能的影响较小,而POE-g-MAH增韧的复合材料的储能模量和复数黏度明显增大,且"第二平台"现象更为明显。

竹粉的多元醇液化及其在半硬质聚氨酯泡沫中的应用

研究了竹粉在多元醇中的液化反应,讨论了不同液化试剂,不同催化剂和不同反应条件对液化效果的影响,并分析探讨了各种条件下液化效率和液化产物的基本性质。实验结果表明:竹粉在聚乙二醇400中液化,当催化剂浓H2SO4质量分数为3%、液固质量比为5∶1,反应温度150℃时液化效率较高,液化反应180 min后其残渣率仅为0.8%,所得液化产物具有良好的流动性,液化生物质多元醇酸值为41 mg/g,羟值为178 mg/g。以液化竹粉多元醇和异氰酸酯(TDI)为原料,催化剂和助剂存在下,以NCO/OH为1.4制备了半硬质聚氨酯泡沫材料,所制备的聚氨酯泡沫材料的表观密度为69 kg/m3,50%永久压缩形变(22 h,70℃)为14.0%,泡沫体回弹性较好,为竹粉残材的应用提供了新途径。

适宜共混速度改善低密度聚乙烯/竹粉复合材料力学与流变性能

该文主要研究共混速度对(low density polyethylene,LDPE)/竹粉木塑复合材料、流变性能和吸水率的影响。采用熔融共混方法制备LDPE/竹粉复合材料,通过旋转流变仪、扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)和材料试验机等详细研究了共混速度(40,75和100 r/min)对LDPE/竹粉复合材料的复合材料动态力学性能、形态、吸水率和力学性能的影响。在LDPE/竹粉复合材料,LDPE、增容剂马来酸酐接枝聚乙烯(maleic anhydride grafted polyethylene,MAPE)和竹粉的质量比控制在65∶5∶30。共混温度和时间分别设定为170℃和10 min。结果表明,添加竹粉可有效增强LDPE的力学性能。LDPE/竹粉复合材料的拉伸强度和弯曲强度随着共混速度的增加而呈现下降趋势,但是与纯LDPE相比,LDPE/竹粉复合材料(40 r/min)的拉伸强度和弯曲强度分别增加了28%和115%;弯曲模量从48.45 MPa降低到40.75 MPa。与LDPE相比,LDPE/竹粉复合材料(40 r/min)的弯曲模量最高增加了238%;缺口冲击强度则从12.8 k J/m2提高到18.27 k J/m2,但仍低于纯LDPE。在相同频率下(1.0 Hz),随着共混速度的增加,LDPE/竹粉复合材料的储能模量和复数黏度也逐渐下降,加工性能得到了改善;同时复合材料的吸水率也从0.89%(40 r/min)下降至0.59%(100 r/min)。SEM结果表明,竹粉能均匀分布在LDPE中,提高共混速度使得竹粉表面被大量树脂覆盖,改善了界面性能,使得材料断裂面产生大量的塑性形变,提高了材料韧性和冲击强度。试验结果证实共混速度为100 r/min时,LDPE/竹粉复合材料具有较好的冲击强度和较低的吸水率,这为木塑复合材料力学性能和吸水率的改善提供有意借鉴。

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。

竹粉/聚丙烯发泡复合材料加速老化性能的研究

为改善木塑复合材料密度大、韧性差的缺陷,采用注塑法制备竹粉/聚丙烯(polypropylene,PP)发泡复合材料;同时为加强木塑材料的生产和质量管理,采用氙灯加速老化方式,研究老化对发泡复合材料力学性能、材色、流变性能的影响,并采用环境扫描电镜(environmental scanning electronic microscopy,ESEM)和傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectrum,FTIR)对材料进行分析。结果表明:历时1 200 h氙灯加速老化后,材料的弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度的保留率仅分别为79.4%、68.3%和75.6%;产生的色差ΔE*和白度变化值ΔL*分别为49.0和48.4。频率扫描结果显示,老化后,复合材料的模量和黏度下降。ESEM显示,老化后材料表面出现孔洞和裂缝,且部分竹粉暴露在材料表面。FTIR结果表明,老化过程中,复合材料发生了光氧化降解反应。该研究可为进一步探索竹塑发泡复合材料的老化规律,制定产品标准提供试验数据和理论参考。

浸提处理对竹粉霉变性能的影响

为了研究竹材抽提物对竹粉霉变性能的影响,以冷水、热水、V(乙醇)∶V(乙醚)=1∶1,V(苯)∶V(乙醇)=1∶1,质量分数10 g·kg-1盐酸(HCl)和10 g·kg-1氢氧化钠(Na OH)溶液超声浸提处理后的竹粉为研究对象,测试了常见霉菌木霉Trichoderma viride,青霉Penicillium citrinum和黑曲霉Aspergillus niger等对其侵染能力。结果表明:用冷水、热水、醇/醚、苯/醇浸提后的竹粉试样对木霉、青霉和黑曲霉的防治效果均较低,与对照材相当;10 g·kg-1盐酸和10 g·kg-1氢氧化钠处理后竹材对以上3种霉菌的抵抗能力较强,其中10 g·kg-1盐酸处理竹粉防霉效果最好。通过红外光谱分析浸提后的竹粉,发现表征多糖、木质素、半纤维素等成分的特征峰发生了改变。通过液相色谱分析浸提液中的糖分,发现除醇/醚浸提液外其他浸提液中葡萄糖与木糖总含量相差不大,但防霉效果相差很大,说明除了可溶性糖以外,竹粉中的其他成分对霉菌的生长和繁殖也有一定影响。

竹粉乙醇-苯酚加压液化工艺研究及产物表征

以乙醇-苯酚为液化剂,浓硫酸为催化剂,采用高温高压(3.8 MPa)的方法对竹粉进行了液化处理。通过响应面分析法确定最佳液化工艺条件为:在苯酚和竹粉质量比(酚固比)为1∶1、乙醇和竹粉质量比(醇固比)为18∶1,浓硫酸用量(以竹粉质量计)5%,反应温度200℃,反应时间70 min时,液化率达98.5%。液化残渣的红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)和热重分析(TG)结果证实了竹粉中化学组分的分子结构发生了明显的变化,复合溶剂液化使芳环上有不同取代基的化合物形成,液化残渣主要由木质素及其衍生物构成;竹粉液体产物(生物质油)的GC-MS分析结果表明,生物质油的成分比较复杂,主要包括酯、酚和酮等化合物,平台化合物乙酰丙酸乙酯GC含量为10.11%。