不同预处理对竹纤维束提取及其结构的影响

采用3种不同的预处理工艺提取获得竹纤维束,利用光学显微镜和X射线衍射法分别比较3种工艺下竹纤维束的微观形态和结晶结构。研究结果表明,低碱处理可分离提取竹纤维束,提取的竹纤维束为黄褐色丝状,直径为100～200μm。微观形态下,竹纤维束横截面呈蜂窝状,纵面呈多根柱形紧密排列状。3种工艺中,10%碱常温处理分离竹纤维最易,分离效果最好,残留基质黏附最少。由竹材经3种工艺提取的竹纤维束,结晶结构未改变,但相对结晶度均较原竹材有所提高。

长竹纤维束定向增强聚丙烯复合材料

目的以我国资源丰富的竹子和聚丙烯(PP)作为原料,研究竹材的预处理和成形工艺对其物理力学性能的影响,扩大竹材的应用领域。方法通过碱液预处理,对竹条进行软化分丝。然后,利用热压技术将所提取的竹子与聚丙烯进行复合,并调节热压工艺,得出最优参数。结果使用质量分数为6%的NaOH,在100℃下预处理2.5 h,通过辊压疏解,制备长竹纤维束(LBF),LBF的抗拉强度为397.2 MPa。经过处理后,LBF/PP复合材料的储能模量达到9.49 GPa,比未处理的LBF/PP复合材料提升了11.5%。确定了最优热压条件:温度为190℃、时间为20 min、压力为6 MPa。随着长竹纤维含量的增加,LBF/PP复合材料的耐水性降低。结论使用长竹纤维束所制备的LBF/PP复合材料具有优异的物理力学性能,有望作为结构材料应用于集装箱、托盘等,在包装应用领域有较好的前景。

毛竹纤维鞘的拉伸力学性能

以成熟毛竹为研究对象,在显微镜下从竹纤维鞘中成功切割出竹纤维束拉伸试样,并应用微拉伸技术测量其纵向拉伸强度和模量。通过对机械剥离的单根维管束以及竹片小试样进行拉伸对比,获得竹纤维鞘拉伸弹性模量和强度的间接测量值和计算值。结果显示,竹纤维束的拉伸弹性模量和强度平均值分别为42.72 GPa和729.25 MPa,介于竹纤维鞘的间接测量值和计算值之间,并与已有的研究结果也吻合得较好,表明竹纤维束试样的测试结果可以代表竹纤维鞘的整体力学性能。同时,笔者提出了在细观尺度下研究竹子力学特性的关键实验技术。

竹材宏观自仿生纤维束的拉伸性能分析

对几种不同仿生螺旋结构竹纤维束的纵向拉伸性能进行测试分析,结果表明:平行均布、单螺旋、双螺旋A、双螺旋B型竹纤维束的拉伸强度分别为11.5、51.7、52.2和56.1 MPa;螺旋结构能够消除纤维束中的强度薄弱点,改善纤维束中各根纤维的结合,同时纤维束各层螺旋角的逐渐变化也有利于拉伸强度的提高。单螺旋、双螺旋A、双螺旋B型竹纤维束的拉伸弹性模量分别为9 659、5 265和4 291 MPa,单螺旋竹纤维束的拉伸弹性模量优于双螺旋竹纤维束。宏观仿生螺旋结构提高了竹束的拉伸强度,却降低了弹性模量。