造纸剩余物竹屑含量对竹质纤维-高密度聚乙烯复合材料力学及热性能的影响

为探索造纸剩余物竹屑高效利用新途径,采用挤出成型工艺制备竹质纤维-高密度聚乙烯(HDPE)复合材料,探讨了不同质量分数竹屑对复合材料力学和热学性能的影响。结果表明:当竹屑质量分数为70%时,竹质纤维-HDPE复合材料综合力学性能较优;加入竹屑降低了复合材料起始分解温度,但提高了其高温耐烧蚀性;竹质纤维-HDPE复合材料结晶度随着竹屑质量分数的增加先上升后降低,当竹屑质量分数为60%时,复合材料结晶度较高,玻璃化转变温度最高,在承受动态载荷时刚性好,热变形小。

玄武岩纤维增强高密度聚乙烯复合材料的制备与性能研究

以高密度聚乙烯(HDPE)为基体、玄武岩纤维(BF)为增强材料,通过熔融共混、注塑成型制备了HDPE/BF复合材料,对比研究了未改性和硅烷偶联剂KH550改性对复合材料性能的影响,探究了不同BF含量对复合材料的热稳定性、导热性、加工流动性和力学性能的影响。结果表明:改性BF表面存在KH550分子,含改性BF的复合材料的各项性能均优于含未改性BF的复合材料;含10 wt%改性BF的复合材料使其流动速率提高了约65%,改性BF使HDPE的熔融温度最大提高了约3℃,但大幅降低了HDPE的结晶性能;含30 wt%改性BF的复合材料导热系数为0.3642 w/mK,比纯HDPE提高了17%。改性BF可以有效提高复合材料的力学性,尤其是15%含量时缺口冲击强度提升了65%。未改性BF对HDPE性能也有提高,但提升幅度均低于改性BF。

长玻纤/高密度聚乙烯复合材料的制备

以N406作为偶联剂,向双螺杆挤出机中连续加入玻璃纤维(玻纤GF),再经剪切、混合工艺,共混制备了长玻纤增强高密度聚乙烯(HDPE)复合材料。采用万能拉伸测试仪、冲击强度测试仪和熔体流动速率(MFR)测试仪,测试了复合材料的力学性能和流动性能;采用差式扫描量热仪(DSC)表征了复合材料的结晶温度、熔融温度;用热失重分析仪(TG)测量了复合材料的玻纤含量。研究结果表明,N406的用量对HDPE的拉伸强度的影响不大,但对冲击强度和MFR的影响较明显。偶联剂用量为8%时,相较未用偶联剂的长玻纤,增强HDPE复合材料的冲击强度提高了64.34%,MFR降低了40.07%。随着玻纤含量增加,拉伸强度、冲击强度升高,MFR降低;HDPE的结晶温度降低,熔融温度增加。玻纤含量为31.26%的复合材料,拉伸强度达到62.88MPa,较纯HDPE提高了180.97%。

玄武岩纤维/玄武岩颗粒增强高密度聚乙烯复合材料性能

玄武岩纤维(BF)和玄武岩颗粒(BP)增强高密度聚乙烯(PE-HD)力学性能优良,特别是硬度较高,用于防白蚁高压电缆护套的制造。首先利用硅烷偶联剂KH550对BF和BP进行表面改性,然后利用转矩流变仪熔融共混BP、BF和PE-HD,最后通过微型注塑机制备不同填料含量的PE-HD/BF/BP复合材料。通过扫描电子显微镜、差示扫描量热仪、同步热分析仪、万能试验机、动态力学性能分析仪、邵氏硬度计、流变仪等研究复合材料的形态、力学性能、结晶性能、热稳定性能及流变性能等。结果表明,与PE-HD相比,BF和BP填料的引入显著增强了PE-HD/BF/BP复合材料的力学性能和热稳定性能,当BF含量为20份,BP含量为10份时(BF20BP10),复合材料的力学性能最优,拉伸强度和拉伸弹性模量分别为47.51 MPa和3331.39 MPa,分别增加了41.7%和211%,硬度达到70.2HD,明显超出防白蚁电缆对硬度的要求,即大于65HD,因此具有更优异的防白蚁啃食性能。与其它配方相比,BF20BP10复合材料具有较高的结晶度、储能模量,较小的损耗因子。因此,PE-HD/BF/BP复合材料的最优配方为BF含量20份,BP含量10份,制备获得的样品具有优异的硬度、良好的热稳定性和流变性能,有望在电缆护套材料领域得到广泛的应用。

乙烯-丙烯酸共聚物改性环氧树脂/UHMWPE纤维复合材料的制备与性能研究

使用乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)与环氧树脂复配作为基体,利用水基乳液浸渍超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维制备了复合材料,通过在树脂浸润性、树脂耐热性能、复合材料力学性能、界面结合情况以及微观形貌等方面的测试表征,对比了不同EAA含量的基体树脂对UHMWPE纤维复合材料性能的影响。结果表明,EAA与环氧树脂质量比为25∶75的共混体系一方面可发挥EAA组分与UHMWPE纤维间亲和力强的优势,另一方面还能凭借环氧树脂的刚性交联网络保持较高的耐热性能,体系的层间剪切强度达到8.7 MPa,在60℃下弯曲强度保持率接近80%,表现出优异的综合性能。

偶联剂含量对植物纤维/高密度聚乙烯复合材料力学性能的影响

固定植物纤维和高密度聚乙烯比例为4∶6,在一定挤出工艺条件下,制备植物纤维/高密度聚乙烯复合材料,研究偶联剂含量对稻草/高密度聚乙烯复合材料和玉米秸秆/高密度聚乙烯复合材料力学性能的影响。结果表明:偶联剂质量分数为3%时,复合材料的弯曲强度较好,稻草/高密度聚乙烯的弯曲强度提高了50.92%,除去秸叶和秸穰的玉米秸秆/高密度聚乙烯的弯曲强度提高了66.69%;偶联剂质量分数为6%时,复合材料的拉伸强度较好,稻草/高密度聚乙烯的拉伸强度提高了19.44%,除去秸叶和秸穰的玉米秸秆/高密度聚乙烯复合材料的拉伸强度提高了35.18%。

造纸白泥添加量对竹质纤维/高密度聚乙烯复合材料力学性能的影响

以造纸剩余物白泥为填料,马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE)为相容剂,采用挤出成型工艺将竹质纤维和高密度聚乙烯(HDPE)进行熔融复合制备竹质纤维/HDPE复合材料。利用万能力学试验机、冲击试验机、扫描电镜及动态力学分析仪,研究了白泥质量分数对复合材料力学性能的影响,并应用分形理论对拉伸强度与断口分形维数之间的关系进行了研究。结果表明,复合材料的冲击强度随着白泥的质量分数增加明显降低,当白泥质量分数为18%时,其弯曲和拉伸性能较好,复合材料拉伸强度与分形维数呈近似指数函数关系;白泥质量分数对复合材料的损耗因子无明显影响,玻璃化转变温度以前,白泥质量分数对复合材料储存模量、损耗模量影响显著,玻璃化转变温度之后对复合材料无明显影响。

苎麻纤维增强高密度聚乙烯复合材料性能研究

通过双螺杆挤出制备了苎麻纤维增强高密度聚乙烯(PE-HD)复合材料,并利用傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜、差式扫描量热仪及热失重分析仪等分析仪器考察了苎麻纤维含量对于复合材料性能改善的效果。结果表明,在PE-HD中添加苎麻纤维及一定量的相容剂后,苎麻纤维和基体树脂表面会形成酯键以增强两者之间的界面黏结;复合材料在应用温度(0~100℃)下不会出现热失重现象;苎麻纤维的加入会降低复合材料的结晶度;增大苎麻纤维的含量,能有效提高复合材料的热稳定性。

高密度聚乙烯/植物纤维复合材料性能研究

采用双螺杆挤出机制备了一系列的高密度聚乙烯(PE–HD)/木粉(WF)和PE–HD/秸秆粉(SF)复合材料,研究了马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)及丙烯酸酯接枝聚乙烯(PE-g-AE)的用量对复合材料的拉伸性能、冲击性能和熔体流动速率(MFR)的影响,并对PE–HD/WF与PE–HD/SF复合材料的性能进行了比较。结果表明,PEg-MAH和PE-g-AE均可增韧PE–HD/WF和PE–HD/SF复合材料,PE-g-AE的增韧效果总体上优于PE-g-MAH;PE-g-MAH和PE-g-AE降低了PE–HD/WF复合材料的拉伸强度,但对PE–HD/SF复合材料有一定的增强作用;PE-g-MAH和PE-g-AE可在一定程度上提高PE–HD/WF复合材料的MFR,而PE–HD/SF复合材料的MFR总体上随PE-g-AE用量增加而增大,随PE-g-MAH用量增加而减小;在PE-g-AE作用下,除拉伸强度外,PE–HD/SF复合材料的冲击强度、断裂伸长率、MFR总体上均高于PE–HD/WF复合材料;当PE-g-AE的用量为其与PE–HD总质量的5%时,PE–HD/SF复合材料的综合性能最佳。

废弃天然纤维增强高密度聚乙烯复合材料性能研究

选用纺织工业废弃苎麻落麻纤维和造纸工业废弃的竹屑纤维为增强体,采用双螺杆熔融共混挤出工艺,制备天然纤维增强高密度聚乙烯(PE-HD)复合材料。考察纤维种类、含量变化对天然纤维增强PE-HD复合材料熔体流动速率、微观断面形貌、拉伸性能、弯曲性能的影响。结果表明,2种废弃纤维都能有效提高PE-HD的拉伸性能和弯曲性能,其中苎麻落麻纤维的增强效果优于竹屑纤维,加入20%苎麻落麻纤维的复合材料的拉伸强度比纯PEHD提高21%,弯曲强度提高了41.9%。

微螺旋碳纤维/高密度聚乙烯复合材料电渗流行为及机制

以微螺旋碳纤维(CMCs)作为复合材料的导电填料,以高密度聚乙烯(HDPE)作为复合材料的基体树脂,研究了CMCs/HDPE基复合材料的电渗流行为、渗流阈值附近复合材料的导电机制。结果表明:CMCs/HDPE复合材料存在明显的渗流行为,其渗流阈值为6.28%(CMCs的体积分数)或9.77%(CMCs的质量分数);当CMCs的体积分数接近于渗流阈值时,CMCs/HDPE复合材料的导电方式由隧道效应所致。

椰棕纤维/高密度聚乙烯复合材料的制备与性能

以马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE)为增容剂,采用熔融共混及热压成型法制备了椰棕纤维(CF)增强高密度聚乙烯(HDPE)复合材料。重点考察了CF和费托蜡(FTW)添加量对复合材料力学性能、界面形貌、热稳定性及吸水率的影响。结果表明,CF添加量(质量分数)为40%时,复合材料达到刚度和强度的平衡;添加FTW后,CF与基体之间的结合更为紧密,当FTW添加量为1.5%时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度较未添加时分别提高了8.78%、18.82%、46.58%,热稳定性变化不大。

Magma纤维增强高密度聚乙烯复合材料的性能

考查了Magma纤维(MF)作为增强材料与高密度聚乙烯(HDPE)通过注塑方式加工制得MF/HDPE复合材料的力学性能、热稳定性以及微观形貌等性能特点,旨在为Magma纤维增强木塑复合材料的可行性进行初步探索。结果表明;随着Magma纤维用量的增加,MF/HDPE复合材料的拉伸模量、弯曲强度及弯曲模量均呈现一定的上升趋势,但拉伸强度略有下降;差示扫描量热分析以及热失重分析显示出MF/HDPE复合材料具有良好的热稳定性;通过扫描电子显微镜观察到MF/HDPE复合体系相容性较差。

再生高密度聚乙烯/碳纤维复合材料的制备及其性能

为了利用废弃的高密度聚乙烯,通过熔融注塑工艺制备不同表面处理的碳纤维(CF)增强再生高密度聚乙烯(RHDPE)复合材料,并借助扫描电子显微镜、能谱分析仪、差示扫描量热仪、热重分析仪和万能材料试验机对材料表面形貌、表面化学元素、热学性能和拉伸性能等进行表征。结果表明:浓硝酸会在CF表面产生明显的氧化刻蚀,并使CF表面氧元素质量分数较浓硝酸处理前增加225.15%,CF与RHDPE间的界面黏附性能提高;CF的引入对复合材料的结晶温度和熔融温度影响较小,但结晶度提高23.99%,且热稳定性能得到改善;当CF质量分数为30%时,RHDPE/脱胶CF复合材料的拉伸断裂强度较纯RHDPE材料提高了37.61%、拉伸断裂伸长率下降了43.53%,经过浓硝酸、硅烷偶联剂和TiO_(2)处理的CF增强复合材料的拉伸断裂强度和拉伸断裂伸长率较RHDPE/脱胶CF复合材料均得到了不同程度的提高。

聚乙烯共聚物用作碳纤维增强高密度聚乙烯复合材料的增容剂

土耳其Erciyes大学材料科学与工程系的最新研究，3种不同的共聚物被用作基于碳纤维（CF）增强高密度聚乙烯（PE）的复合材料的增容剂，它们是马来酸酐接枝的聚乙烯（PE-g-MA）、一种乙烯、丙烯酸酯和顺丁烯二酸酐的三元无规共聚物（LOT—MA）和一种乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油基酯的无规共聚物（LOT—GMA）。这些增容剂的含量（W）分别为1．5％，3％和6％。研究人员对增容剂的类型和数量对复合材料的拉伸、冲击、弯曲、形变和形态学性能的影响进行了研究。无论何种类型，耦合剂的使用都可提高复合材料的力学性能。在不同的增容剂浓度下观察到力学性能的最大增加取决于测试类型和增容剂类型。

三聚氰胺聚磷酸盐/次磷酸铝阻燃高密度聚乙烯/木粉复合材料的制备与性能研究

采用三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)和次磷酸铝(PAH)为阻燃剂,马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)为相容剂,通过熔融共混,制备阻燃木粉(WF)-高密度聚乙烯(HDPE)复合材料(HDPE/WF)。探索了三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)与次磷酸铝(PAH)组成的二元体系中MPP与PAH的最佳质量比,采用极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL-94)研究了阻燃HDPE/WF的阻燃性能,采用热重分析(TGA)研究了阻燃HDPE/WF的热分解过程,用扫描电镜(SEM)观察了阻燃HDPE/WF燃烧炭层的形貌。结果表明:当MPP和PAH的质量比为3∶2时,阻燃HDPE/WF的阻燃效果达到最好,LOI值为29.6%,垂直燃烧UL-94通过V-0级。TGA研究表明:MPP/PAH阻燃体系对HDPE/WF的热起始分解温度没有太大影响,但却提高了材料在高温时的热稳定性,同时提高材料的成炭性能。通过SEM观察得到:炭层密度增加,有效阻止了氧气入到材料的内部并降低了导热性,也使得内部可燃性气体无法逸出,从而提高材料的阻燃性。

高密度聚乙烯单聚合物复合材料的制备及性能

高密度聚乙烯(HDPE)单聚合物复合材料(SPC)是一种增强体和基体均为HDPE的复合材料,具有力学性能高、界面黏结性好和易回收等优点。热压纤维法和膜层堆叠法是出现最早也是已经产业化的2种SPC制备方法,但其之间的区别尚无专门的讨论。文中分别采用热压纤维法和膜层堆叠法制备了HDPE SPC;比较分析了热压温度、样品的微观结构及力学性能。研究发现,与膜层堆叠法相比,热压纤维法制备的HDPE SPC具有更高的纤维含量,因此具有更高的力学性能;HDPE SPC的拉伸强度和拉伸模量最高分别可达(28.55±0.77) MPa和(746.62±31) MPa,分别是纯HDPE的1.48倍和1.37倍。此外还分析了测试样品的拉伸应力-应变曲线,计算了膜层堆叠法制备HDPE SPC的拉伸强度理论值和热压纤维法制备HDPE SPC中的增强体含量。

无机填料对木粉/高密度聚乙烯复合材料性能的影响

目的考察无机填料的种类、粒径以及添加量对PF/HDPE复合材料力学性能和热稳定性的影响。方法以杨木纤维(PF)、高密度聚乙烯(HDPE)、BaSO4、CaCO3、云母粉为原料,采用熔融共混和注塑成型的方法制备PF/HDPE复合材料,进行力学、热重、扫描电镜测试分析。结果3种无机填料均改善了PF/HDPE复合材料力学及热稳定性能,填充CaCO3获得的复合材料性能优于填充BaSO4、云母粉获得的复合材料,并且随着填料颗粒粒径的减少,改善效果增强。填料的添加量需要保持在一定范围内,添加量过低或过高均会造成性能下降。结论添加CaCO3(质量分数为9%,3000目)制备的PF/HDPE复合材料具有最佳的力学及热稳定性。

混杂纤维高韧性水泥基复合材料弯曲性能试验研究

为研究三种纤维混杂对高韧性水泥基复合材料(ECC)弯曲性能的影响,将聚乙烯(PE)纤维与钢纤维(SF)、玄武岩纤维(BF)混杂,通过21组四点弯曲试验,分析试件的受力、破坏过程及不同混杂纤维掺量对弯曲性能的影响,并将弯曲性能试验结果与拉伸性能试验结果进行比对,得到混杂纤维ECC的弯、拉对应关系。研究结果表明:与单掺PE相比,复掺纤维可有效提高ECC的弯曲极限强度,但会损失一定程度的延性。钢纤维掺量对延性性能影响较大,建议钢纤维掺量不超过0.4%,且总纤维掺量不超过2.3%。玄武岩纤维对混杂纤维ECC起到良好的增强、增加延性作用。基于弯-拉关系得到的极限拉伸应变与试验值吻合良好,因此四点弯曲试验可以代替单轴拉伸试验来评价混杂纤维ECC的力学性能。

乙烯-甲基丙烯酸共聚物增容PE-HD／木纤维复合材料的研究

以乙烯-甲基丙烯酸共聚物(EMAA)作为增容剂,采用木纤维对高密度聚乙烯(PE-HD)进行填充改性。研究了增容剂的相对分子质量、官能团含量以及木纤维用量对木塑复合材料性能的影响。结果表明,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量随着木纤维用量的增加而大幅度提高,而冲击性能则明显降低;与未添加增容剂的复合材料相比,增容剂的加入进一步改善了木塑复合材料的弯曲和拉伸性能;当木纤维用量达到50％(质量含量,下同)时, 复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量分别可达26 MPa、40 MPa和1807 MPa。当EMAA酸值相同时,随着相对分子质量的增大,所制得复合材料的各项性能均提高。