竹粉热处理改善竹粉/聚丙烯复合材料的防霉性能

为改善竹粉/聚丙烯(polypropylene,PP)复合材料的防霉性能,该文通过对竹粉进行热处理,处理温度为150~190℃、处理时间为60~240 min,研究热处理对竹粉化学成分、失重率及吸湿性的影响,测试热处理竹粉对竹粉/PP复合材料颜色、力学性能、表面润湿性及防霉性能的影响。结果表明:随着热处理温度的升高和热处理时间的延长,竹粉综纤维素含量逐渐降低,木质素含量逐渐增加,失重率增大,吸湿性降低;与未热处理的竹粉/PP复合材料相比,热处理复合材料的色差最大值为7.54,弯曲强度和弯曲模量分别下降9.79%和5.37%,但表面润湿性降低,防霉性能增强,防霉被害值由3.75降至2.25,防霉效力为40%。该研究结果可为防霉型竹(木)塑复合材料的研发和应用提供试验数据和理论参考。

注塑级环保竹粉/聚丙烯复合材料的性能研究

选用纤维强度较高的竹粉做原料,通过对纤维预处理以及对改性技术进行研究,并使用聚烯烃的接枝改性物作为界面相容剂来制备木塑复合材料。结果表明,经过界面增容和添加功能助剂,可在较低温度下进行竹粉/聚丙烯复合材料的生产,同时复合材料的流动性能够满足注塑工艺的要求。在三种聚烯烃接枝改性物中,聚丙烯接枝马来酸酐对复合材料竹粉/聚丙烯界面相容性的总体改善效果优于乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐和聚乙烯接枝马来酸酐,在竹粉用量为40%(质量分数)时,复合材料的综合力学性能较优且具有浓郁的木香味。

APP/ADP对竹粉/聚丙烯复合材料的协效阻燃

为改善竹粉/聚丙烯(PP)复合材料的阻燃性能,拓宽竹塑产品应用领域,以聚磷酸铵(APP)为阻燃剂,马来酸酐接枝聚丙烯(MAPP)为界面相容剂,通过熔融共混和热压方式制备竹粉/PP复合材料,研究APP用量对复合材料力学性能和阻燃性能的影响;并基于APP的较佳用量,以二乙基次磷酸铝(ADP)为协效剂,研究APP和ADP的协效阻燃性。研究结果表明:随着APP用量的增加,复合材料的静曲强度、弹性模量和拉伸强度逐渐降低,缺口冲击强度有所增强,极限氧指数(LOI)有所提高;当APP用量为10%时,复合材料的力学性能较佳,LOI由17.1%提高至21.4%。当m(APP)∶m(ADP)=6∶1时,APP/ADP阻燃复合材料的静曲强度、弹性模量、拉伸强度和缺口冲击强度分别为41.47 MPa、3206.82 MPa、18.91 MPa和7.25 k J/m2,与未阻燃复合材料(S1)相比,分别提高11.9%,12.0%,18.5%和28.1%;且LOI增大至24.5%,相比S1的增幅为43.3%。锥形量热仪结果显示,APP/ADP阻燃复合材料的热释放速率、热释放速率峰值、总热释放量和有效燃烧热分别降低了44.6%,33.8%,32.8%和17.8%;CO生成量增多,平均质量损失速率减小,残炭率增大至66.9%,复合材料的成炭作用增强,APP在气相中起到阻燃作用,ADP在凝聚相中起阻燃作用;但是燃烧400 s后,总烟产量略有增大,复合材料的持久抑烟性仍有待增强。

竹粉用量对竹粉/聚丙烯复合材料力学性能和蠕变性能的影响

采用注塑法制备了不同竹粉含量的竹粉/聚丙烯复合材料,使用电子万能试验机对复合材料试样进行弯曲性能、蠕变性能和拉伸性能测试,使用多功能摆锤冲击试验机进行冲击强度测试,结果表明:竹粉添加量为15%~45%时,复合材料的弯曲性能随着竹粉含量的升高而升高,拉伸强度和冲击强度随着竹粉的增加而降低。竹粉添加量为45%的复合材料的综合力学性能最佳,弯曲强度为51.68 MPa,弯曲模量为3701.08 MPa,拉伸强度为28.44 MPa,冲击强度为22.27 kJ/m^(2)。竹粉添加量为15%、30%的复合材料的蠕变性能更佳,在75%应力水平下经历3600 s蠕变没有发生断裂,竹粉添加量45%的复合材料在1500 s时发生断裂,应变为0.0571。

次磷酸铝/三聚氰胺/聚磷酸铵协效阻燃竹粉/聚丙烯木塑复合材料的制备及性能研究

利用次磷酸铝(AHP)、聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺(MN)改性竹粉/聚丙烯木塑复合材料(WFC),发现AHP、APP和MN三者复配具有提高WFC的热稳定性和高温残炭生成量的协同作用,且可抑制WFC在燃烧时生成滴落物,提升WFC的阻燃性能。当AHP、APP、MN三者复配的质量比为10∶7∶3,添加量为20wt%时,所制木塑复合材料AHP_(10)/APP_(7)/MN_(3)/WFC在700℃时的残炭量是WFC的两倍,相较于WFC,极限氧指数值提升21%,达26.4%;由垂直燃烧UL-94阻燃无级别提升至最高级别V-0级,且保持84.4%的冲击强度。

竹纤维增强聚丙烯复合材料研究与应用进展

竹材是绿色、低碳、可降解生物质材料,是塑料的最佳替代品。竹纤维具有资源丰富、成本低、密度小、绿色环保、比强度高等特点,与聚丙烯复合形成的竹纤维增强聚丙烯复合材料兼有竹材和塑料的优点,是一种资源节约型和环境友好型材料,是“以竹代塑”产品开发的低碳材料来源。文中综述了竹纤维增强聚丙烯复合材料在材料特性、制备方法、性能测试等方面的研究进展,分析了目前的应用现状,提出了今后的研究重点及应用潜力,以期为“以竹代塑”创新产品研发提供参考。

二氧化硅改性聚丙烯复合材料的性能研究

中空二氧化硅(SiO_(2))是一种特殊的新型无机化合物,由于其内部的晶体结构,具有一个或者多个空腔,除此之外还具有来源广、低密度、高比表面积和优异的吸附效果,这就决定了其可以用来填充改性高分子材料。选取SiO_(2)通过简单的熔融共混法来填充改性聚丙烯(PP),加入了改性聚丙烯充当相容剂,研究了SiO_(2)的含量对PP复合材料的拉伸强度、冲击强度和熔体流动速率等影响。结果显示:改性聚丙烯的加入能够起到良好的相容性,适量的SiO_(2)可以提高聚丙烯复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和熔体流动速率,但添加过量会使聚丙烯复合材料的力学性能及熔体流动速率下降。选用无机材料来改性聚合物已成为一种趋势,相信在未来,会有更多的新型复合材料诞生。

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/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。

聚丙烯/竹粉发泡复合材料的性能研究

通过注塑法制备了聚丙烯(PP)/竹粉发泡复合材料,研究了铝酸酯、竹粉和AC发泡剂用量对复合材料密度和物理力学性能的影响。结果表明:添加适量的铝酸酯可提高材料大部分的力学性能和加工流动性,其最佳用量为竹粉用量的1%。竹粉对材料有一定增强作用,随着竹粉用量增加,弯曲强度先增后降,断裂伸长率下降、维卡软化点增大、拉伸和冲击强度下降。AC发泡剂的最佳用量为0.5份,此时材料的密度为0.864 g/cm、比未发泡材料下降12.5%;比弯曲和比拉伸强度分别为50.74 MPa.g-1.cm3和26.99 MPa.g-1.cm3,仅比未发泡材料下降11%和1.9%;而比冲击强度为10.823 kJ.m-2.g-1.cm3,增大5.6%。

冻融循环老化降低竹粉/聚丙烯发泡复合材料性能

竹粉/聚丙烯（polypropylene,PP）发泡复合材料具有密度低、比强度高等优点,为了探讨期老化规律,该文研究冻融循环对不同竹粉含量（0,20%,33%和42%）的发泡复合材料的材色、物理力学性能、热学性能的影响,并结合环境扫描电镜（environmental scanning electronic microscopy,ESEM）和傅里叶红外光谱（fourier transform infrared spectrum,FTIR）对复合材料的表面形貌及化学结构进行分析。结果表明：随着竹粉含量增加,冻融循环老化对复合材料的材色和物理力学性能影响越明显,且随着冻融循环次数的增加,复合材料产生的色差越大,力学性能降低越多。9次冻融循环后,0、20%、33%和42%竹粉/PP发泡复合材料产生的色差ΔE＊分别为0.9、2.4、7.0和9.9,弯曲模量、弯曲强度、拉伸强度和缺口冲击强度的保留率分别为95.2%-99.1%、97.3%-98.9%、94.9%-97.5%和92.0%-95.6%。热重分析（thermogravimetric analysis,TG）结果表明,9次冻融循环老化后,0和33%竹粉/PP发泡复合材料的初始热分解温度分别下降了19和8℃。ESEM显示,老化后复合材料表面出现少量的裂纹以及褶皱,且少量的表层高分子层脱落。FITR测试结果发现,冻融循环过程中复合材料的木材指数减少,表明材料表面的竹粉颗粒损失,且基体PP的基团峰强度减弱。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。

抗老化剂改善竹粉/聚丙烯发泡复合材料的自然老化性能

为探索木塑复合材料的老化规律,改善木塑产品的老化性能,该文以化学发泡法制备的竹粉/聚丙烯(polypropylene,PP)发泡复合材料为研究对象,采用户外自然老化方式,研究自然老化对发泡复合材料材色、弯曲蠕变性能、流变性能的影响;同时为改善发泡复合材料的老化性能,研究了抗老化剂对发泡复合材料自然老化性能的影响。结果表明:抗氧化剂B225和抗紫外线剂UV770均可改善复合材料的自然老化变色,减缓复合材料的老化褪色,提高复合材料老化后的弯曲蠕变性能和流变性能。在提高复合材料材色稳定性和初始刚性方面,添加质量分数为0.6%B225的效果较优,其次是添加0.3%B225+0.3%UV770、最后是添加0.6%UV770;而添加0.3%B225+0.3%UV770的复合材料,其流变性能稳定性较佳。自然老化12个月后,未添加抗老化剂的复合材料产生的色差△E*为22.8,而添加0.6%B225、0.6%UV770、0.3%B225+0.3%UV770的复合材料,其△E*分别为14.2、17.6和16.8。自然老化12个月后,添加抗老化剂的复合材料,其产生的蠕变应变减小且弯曲性能保留率增大。动态频率扫描结果显示,自然老化会降低复合材料的储能模量、损耗模量、复数黏度和平均分子量,缩短松弛时间;添加抗老化剂不仅可提高复合材料的初始流变性能,而且可改善复合材料的流变性能稳定性。研究结果为进一步探索木(竹)塑发泡复合材料的老化规律及木塑生产实践提供数据和理论参考。

竹粉的表面改性及其对聚丙烯基复合材料性能的影响

用偶联剂KH-550和硬脂酸对氢氧化钠溶液(10wt%)处理过的竹粉(BF)表面进行二次改性,然后通过熔融挤出制备了竹粉/聚丙烯(BF/PP)木塑复合材料。采用热重-差热分析(TG/DTA)、红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)等对改性前后竹粉的微观结构进行表征。结果表明,改性后BF的热稳定性升高,比表面积增大,形成疏松的纤维聚集束;复合材料的力学性能显著提高;其中用KH-550改性竹粉制备的复合材料力学性能最佳,冲击强度较纯PP提高了83%。复合材料冲击断面扫描电镜(SEM)显示,KH-550改性可以明显提高BF与PP基体树脂间的相容性。

滑石粉增韧聚丙烯/竹粉发泡复合材料的研究

采用化学发泡法,注塑制备了聚丙烯(PP)/竹粉发泡复合材料,研究了滑石粉用量对发泡复合材料力学性能、加工性能和热稳定性能的影响。结果表明:当竹塑质量比为1:2、改性AC发泡剂用量为1%、添加15%滑石粉时,增韧发泡复合材料的综合性能最佳,其比弯曲强度为48.98 MPa、弯曲模量为3 183.31 MPa、比拉伸和比冲击强度分别为26.50 MPa和7.88 kJ/m2,与未增韧复合材料相比,提高了2.9%～9.3%;但是滑石粉的加入会降低材料的加工性能,平衡时间和平衡扭矩增加、MFR下降;而且会降低材料的热稳定性,初始热分解温度降低。

竹粉增强聚丙烯复合材料的吸水性和表面润湿性

研究了竹粉用量和马来酸酐接枝聚丙烯(MAPP)、硅烷(KH570)、钛酸酯(DN301)和铝锆(TL-4)偶联剂对竹粉增强聚丙烯发泡复合材料吸水性和表面润湿性的影响,材料表面的动态润湿性采用数学模型表征.结果表明,竹粉用量的增加会提高材料的吸水性和润湿性;偶联剂的加入会提高材料润湿性、降低其吸水性,且MAPP改善效果最佳,其次是KH570和TL-4,最后是DN301;竹粉用量为50份,未加偶联剂,1080 h后材料的吸水率为7.655%,添加偶联剂后,吸水率降低到1.646%-2.112%,竹粉用量为90份时,吸水率又增加到3.42%;竹粉用量为10-90份时,蒸馏水和甘油在材料表面的接触角衰减速率(K值)分别为0.0053-0.0081和0.0074-0.0103,加入偶联剂后,K值增大50%-67.7%.

魔芋葡甘聚糖协同碳酸钙增强聚丙烯复合材料的制备

目的拟在利用天然可降解高分子替代部分聚丙烯(PP)制备一种新型复合材料。方法采用聚丙烯作为复合材料的基质,向基质中加入魔芋葡甘聚糖(KGM)、碳酸钙(CaCO_(3)),并按照一定比例通过桌面挤出机混溶挤出制粒,再将半成品颗粒利用注塑机注塑成型制备成PP/KGM/CaCO_(3)复合材料,同时探究KGM、CaCO_(3)对PP/KGM/CaCO_(3)复合材料的冲击性能和拉伸性能的影响。结果通过单因素实验可知,当KGM体积分数为10%、CaCO_(3)体积分数为5%时,PP/KGM/CaCO_(3)复合材料的力学性能最优。结论该复合材料相互融合程度较好,抗冲击和伸强度较高,安全系数较好,可应用于食品包装和生活用品行业领域。本研究可为KGM的资源化利用提供一定的参考依据。

硅烷偶联剂改性聚丙烯纤维水泥基复合材料的性能研究

本文使用不同类型(KH550和KH560)和不同浓度(0.5%、1.0%、1.5%和2.0%,质量分数)的SCA对聚丙烯纤维(PPF)进行表面改性,通过无侧限抗压强度试验和抗折试验,研究了SCA改性聚丙烯纤维水泥基复合材料的承压能力,并使用扫描电子显微镜对改性后的聚丙烯纤维水泥基复合材料进行了微观表征。结果表明:KH560改性聚丙烯纤维对水泥基复合材料的流动度影响较大,KH550次之;整体上,SCA浓度越接近1.5%,对聚丙烯纤维水泥基复合材料流动度的影响越大;随着KH550浓度增大,水泥基复合材料孔隙率总体呈降低趋势,随着KH560浓度增大,水泥基复合材料孔隙率呈先下降后上升的趋势,并且浓度为1.5%时孔隙率最小;两种SCA均提高了PPF表面的粗糙度,并能在PPF-SCA-基体界面实现化学键连接;两种SCA对聚丙烯纤维水泥基复合材料抗折强度的影响较小,但能有效提高抗压强度。总体而言,KH550改性效果优于KH560。

聚丙烯复合材料动态力学性能及本构表征

为研究聚丙烯(polypropylene,PP)复合材料的动态力学性能,进行了PP-TD20、PP+EPDM-TD20和PP-LGF203种材料在准静态和中应变率下的拉伸力学性能测试试验。试验结果表明,TD20和LGF20的加入分别将PP基体的强度极限提升约1倍和3.2倍,三元乙丙橡胶(ethylene propylene diene monomer,EPDM)在韧性方面起到显著增强作用,PP-TD20和PP+EPDM-TD20仍表现为韧性,而PP-LGF20改变为脆性材料。3种材料在弹性和塑性阶段均表现出较强的应变率敏感性,刚度、流动应力、屈服强度和强度极限随着应变率的增加而增大。采用修正的ZWT(Zhu-Wang-Tang)模型和修正的J-C(Johnson-Cook)模型构建几种材料的动态本构关系,识别模型参数,拟合的曲线与试验结果基本一致,表明这两种模型能够准确反映材料的动态力学行为。由修正的ZWT模型推广获得三维应力状态下的本构方程,编写VUMAT子程序,数值模拟得到的载荷-位移曲线与试验结果吻合较好,进一步表明了本构关系的有效性。

聚丙烯纤维增强水泥基复合材料单轴拉伸损伤本构模型研究

聚丙烯纤维增强水泥基复合材料(PP-ECC)是具有良好性能且成本低、应用前景广的延性材料。本文通过单轴拉伸试验,讨论不同纤维掺量对PP-ECC受拉力学性能(初裂应力应变、峰值应力应变、应力-应变关系曲线和弹性模量)的影响。根据单轴拉伸的试验结果,参考现有的工程水泥基复合材料(ECC)损伤本构模型和损伤理论,定义损伤因子,构建PP-ECC抗拉特征的损伤本构模型,并对损伤因子拟合函数进行改进,损伤因子的拟合函数选用了一元六次函数,利用Origin和Matlab程序辅助计算和识别损伤因子函数中的相关参数。经过优化的本构模型与试验结果的一致性更高,模型的精确度有了显著提升。