硅烷偶联剂对木粉/HDPE复合材料力学与吸水性能的影响

采用乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)、乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(DB-550)、γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(DB-560)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(DB-570)和γ-巯丙基三乙氧基硅烷(DB-580)6种含有不同取代基的硅烷偶联剂对木粉(WF)进行表面处理,然后与高密度聚乙烯(HDPE)混合挤出制备处理木粉/HDPE复合材料。对复合材料的拉伸、弯曲和无缺口冲击强度及吸水率进行测试,采用扫描电子显微镜(SEM)观察其断面微观形态,并对硅烷处理前后的木粉进行红外光谱(FTIR)分析,从而筛选出较适宜的硅烷偶联剂。结果表明:经这6种偶联剂对木粉处理后,复合材料的力学性能、耐水性和界面相容性都有所改善,其中A-171的处理效果最好,处理后复合材料的弯曲、拉伸和无缺口冲击强度分别提高了31.59%,31.26%和49.29%,冷水和沸水吸水率分别降低了59.71%和48.29%。通过对复合材料SEM观察和FTIR分析可知:A-171成功与木粉发生缩聚反应,最有效地改善了复合材料的界面相容性。这应归因于乙烯基三甲氧基硅烷兼有适宜地与木粉发生缩聚接枝反应及可能与HDPE发生加聚接枝反应的综合优势,偶联作用强,使木/塑界面相容性显著改善。

聚丙烯基木塑复合材料力学性能的研究

研究了聚丙烯(PP)基木塑复合材料的界面形态,采用两种不同的偶联剂对木粉进行表面处理,考察了混炼时间和木粉用量对复合材料力学性能的影响,并通过扫描电子显微镜(SEM)对试样的断口形貌进行了观察。结果表明:在木粉用量相同的情况下,钛酸酯偶联剂对木粉的处理效果要优于铝酸酯偶联剂,偶联剂处理使木粉与PP的界面相容性得到了改善,复合材料的性能得到提高;在偶联剂不变的情况下,随着木粉含量的增加,木塑复合材料的冲击强度和拉伸强度均下降;随着混炼时间的增加,木塑复合材料的冲击强度和拉伸强度呈先升后降的趋势。

硅烷偶联剂对PE-HD基木塑复合材料力学性能的影响

采用乙烯基三乙氧基硅烷对稻壳粉进行表面处理,然后在过氧化二苯甲酞(BPO)引发剂的作用下与高密度聚乙烯(PE-HD)混合挤出制备了PE-HD/稻壳粉复合材料。对复合材料进行力学性能测试和熔体流动速率测定,并对硅烷接枝PE—HD粒子进行红外光谱分析,同时利用扫描电子显微镜分析偶联剂处理对复合材料微观形貌的影响。结果表明,偶联剂的加入,降低了熔体流动速率,使得木塑复合材料各组分的分散性和相容性得到了改善;当偶联剂、PE-HD和稻壳粉的质量比为1:100:50时,复合材料的力学性能最佳,其中弯曲强度相对于未加偶联剂的复合材料提高了32.24%,冲击强度提高了140%;稻壳粉的增加,降低了熔体流动速率,提高了复合材料的弯曲强度,降低了拉伸强度、冲击强度和断裂伸长率;乙烯基三乙氧基硅烷已经熔融接枝在PE—HD分子上。

硅烷偶联剂对桉木单板--聚氯乙烯膜复合材料性能的影响

为研究硅烷偶联剂对复合材料的性能影响,采用不同质量分数的硅烷偶联剂对桉木单板进行表面处理,然后与聚氯乙烯膜采用热压-冷压工艺制备木塑复合材料,测定复合材料的物理力学性能,并用扫描电子显微镜观察分析其界面相容机理。结果表明:当偶联剂质量分数为1%时处理效果最好,复合材料的胶合强度最高、耐水性能最好;当偶联剂质量分数为3%时,复合材料的弹性模量和静曲强度最高。单板经过硅烷偶联剂处理后,制得的复合材料的界面相容性得到改善。

偶联剂对木塑复合材料性能的影响

研究了两种偶联剂——马来酸酐(偶联剂1)和异氰酸酯(偶联剂2)对木塑复合材料性能的影响。确定木材纤维与热塑性聚合物的比例7:3、复合材料的设计密度为0．7g／cm3,在热压温度175℃、热压时间8min、偶联剂1或偶联剂2 加入比例均为2％的试验条件下,对比分析偶联剂产生的作用。结果表明:偶联剂2对复合材料的力学性能影响显著;对于同一种偶联剂,所用的热塑性聚合物材料不同,对复合材料性能的影响也存在较大的差异。

木粉/聚乙烯阻燃复合材料的阻燃特性和力学性能研究

研究了聚磷酸铵阻燃剂和不同偶联剂对木粉/聚乙烯复合材料阻燃性能和力学性能的影响规律。实验结果表明:聚磷酸铵膨胀型阻燃剂添加量为30%时,氧指数从18.7%提高到26.5%,但力学性能有所下降。通过分别加入马来酸酐接枝PP、钛酸酯和硅烷偶联剂改善了复合材料的力学性能,并研究了偶联剂对复合材料阻燃性能的影响,钛酸酯添加量为2%时,阻燃型木粉/聚乙烯复合材料氧指数达到27.5%。热重分析表明阻燃剂聚磷酸铵对木粉/聚乙烯复合材料具有促进成炭,提高成炭量从而保护内部基材,降低了热降解速率,高温残炭量增加;特别是加入钛酸酯偶联剂后复合材料的成炭效果更加明显,热稳定性进一步增强,从而显著提高了材料的阻燃性。

偶联剂在木塑复合材料中的应用及研究

总结了应用于木塑复合材料(WPC)中的几类常用的偶联剂的发展历程、作用机理及研究和应用现状,并探讨了目前该领域研究方面存在的不足,展望了今后研究的发展方向。

界面处理对木塑复合材料力学性能影响研究

以木粉添加量为变量,探究了木塑比对木粉/高密度聚乙烯(WF/HDPE)复合材料力学性能的影响,并分别采用硅烷偶联剂处理木纤维、在聚合物中添加MAH-g-HDPE增容剂、偶联剂与增容剂双添加处理三种方法制备复合材料,探究3种处理方式对WF/HDPE复合材料力学性能的影响。结果表明:当木塑比为4∶6(WF∶HDPE=4∶6)时,制备得到的复合材料力学性能最佳。单独添加硅烷偶联剂A-171或增容剂MAH-g-HDPE均能有效改善复合材料的综合力学性能,但两者共同处理后,可使复合材料获得更优的力学性能。

PLA/木薯厌氧渣复合材料的制备工艺

以木薯厌氧渣为填料,聚乳酸(PLA)为基体,采用模压成型制备了PLA/木薯厌氧渣复合材料,探究了木薯渣填充量、偶联剂添加量、机械球磨时间、温度、转速及模压温度、压力、时间等因素对复合材料力学性能的影响。结果表明,偶联剂占木薯渣质量的2%,木薯渣填充量为10%,球磨时间为30 min,球磨温度为60℃,球磨转速为300 r/min,模压时间为6 min,模压温度为190℃,模压压力为10 MPa时,复合材料的弯曲强度为63.108 MPa,拉伸强度为44.155 MPa,力学性能较好。以PLA与木薯厌氧渣为主要原料制备复合材料,既能有效降低复合材料的生产成本又能使复合材料保持较好的力学性能,避免了废弃木薯渣对环境的污染,且为实现生物质资源的高值化利用提供理论依据。

贵州省马尾松和杉木纤维增强高密度聚乙烯复合材料

利用两步挤出法分别制备马尾松和杉木纤维增强高密度聚乙烯(HDPE)复合材料,研究两种复合材料的颜色、密度、硬度、尺寸稳定性、弯曲、拉伸、冲击和在50 N载荷作用下的24 h蠕变-24 h回复性能。马尾松纤维/HDPE复合材料的表面明度明显大于杉木纤维/HDPE复合材料,且相对偏向绿黄色,而杉木纤维/HDPE复合材料则偏向红蓝色。两种材料的密度、硬度和24 h吸水率相差均不超过5%,但马尾松纤维/HDPE复合材料的24h吸水厚度膨胀率是杉木纤维/HDPE复合材料的3.43倍。杉木纤维/HDPE复合材料的力学性能明显优于马尾松纤维/HDPE复合材料,而马尾松纤维/HDPE复合材料抗蠕变性较好,50 N的载荷作用下24 h的应变仅为杉木纤维/HDPE复合材料的77.29%,但回复性能相对稍差。

改性AC发泡剂对PVC木塑复合材料性能影响

采用动态热流式差示扫描量热仪对自制改性偶氮二甲酰胺（AC）发泡剂进行了分析，并研究了其用量对聚氯乙烯（PVC）木塑复合材料力学性能的影响。结果表明，该改性AC发泡剂的分解温度在165～187℃，与传统AC发泡剂相比，分解温度降低约40℃，且峰值放热量降低了39．5％；改性AC发泡剂的平均发气量为189mL／mg；扫描电子显微镜分析表明，添加1．2份改性AC发泡剂时获得的PVC木塑复合材料的泡孔致密均匀，明显优于未改性的；与未发泡的材料相比，添加1．2份改性AC发泡剂时，PVC木塑复合材料的冲击强度提高了34．6％，表观密度降低了22．5％。

改性玄武岩纤维增强木塑复合材料的研究

玄武岩纤维(BF)分别经氨基和乙烯基硅烷偶联剂处理后,添加到高密度聚乙烯(HDPE)基木塑复合材料中,用于增强木粉(WF)-HDPE复合材料的性能。研究中利用扫描电镜与红外光谱对玄武岩纤维表面进行表征,探究玄武岩纤维含量及界面微观形态对复合材料力学性能的影响。结果表明:经偶联剂处理的玄武岩纤维与树脂基体界面结合较好,复合材料的冲击性能明显提高,氨基偶联剂提高了拉伸强度,硅烷偶联剂则提高了弯曲强度;添加4%的改性玄武岩纤维可达到较好的增强效果。

GF及偶联剂改性PVC/稻壳木塑复合材料

采用模压成型的方式、通过实验探索玻璃纤维(GF)含量及偶联剂处理对聚氯乙烯(PVC)/稻壳木塑复合材料的力学特性和耐磨性的影响。实验结果表明:PVC/稻壳木塑复合材料的硬度随GF含量增加呈现先减小后增大的趋势。GF含量在15%以下时,随着GF用量的增大,木塑复合材料的拉伸强度与冲击强度总体上随之变大,超过15%则随GF含量增大而减小。而弯曲强度出现先减后增的趋势,弯曲弹性模量则与之相反。木塑复合材料的耐磨损性在GF含量为15%时最佳,摩擦系数在10%时最大。合适的偶联剂处理能增强木塑复合材料的力学性能和耐磨性。其中γ–氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)的增强效果比较好,钛酸酯不能提高PVC/稻壳木塑材料的力学性能和耐磨性。

不同发泡剂对高密度聚乙烯/麦秸秆木塑复合材料性能的影响

以碳酸氢钠(NaHCO_3)和偶氮二甲酰胺(AC)为发泡剂,通过热压成型法制备了高密度聚乙烯(PE-HD)/麦秸秆发泡木塑复合材料,并对PE-HD/麦秸秆发泡木塑复合材料的性能进行了研究。结果表明,发泡剂可明显改善木塑复合材料的力学性能及吸水性,且AC做发泡剂的改善效果优于NaHCO_3;当添加AC含量为1.5%(质量分数,下同)时,PE-HD/麦秸秆发泡木塑复合材料的性能最优,此时材料的洛氏硬度为82.9、拉伸强度为13.0 MPa、吸水率为19.53%、接触角为83.2(°)。

发泡剂对PVC木塑复合装饰板性能的影响

通过测试PVC基木塑装饰板的物理力学性能,研究复合发泡剂配比和发泡剂添加方式对PVC木塑装饰板的密度、抗弯强度、表面结合强度、板面握螺钉力和72 h吸水厚度膨胀率的影响。结果表明:添加当复合发泡剂AC、Zn O、Na HCO3配比为6∶1∶4时,PVC木塑复合装饰板的抗弯强度、表面结合强度、板面握螺钉力最大,分别为21.08 MPa、0.67 MPa、0.82 k N,达到GB/T 24137—2009《木塑装饰板》的要求;采用直接添加发泡剂的PVC木塑复合装饰板的力学性能优于采用先混合物料后添加发泡剂的PVC木塑复合装饰板的力学性能。

高性能PE基木塑复合材料的制备及研究

以废旧高密度聚乙烯为塑料基体,木粉为填料,采用双螺杆挤出成型工艺制备高性能木塑复合材料。研究了自制的木粉疏水改性剂(CPN)、界面相容剂(MAPE)等对木塑复合材料力学性能的影响,并用扫描电镜对材料的断面结构进行了观察。结果表明:CPN和MAPE能显著改善界面相容性,提高木塑复合材料的力学性能,从而制备出弯曲强度达30MPa的高性能PE基木塑复合材料。

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.

玉米秸秆可降解复合材料的制备及力学性能研究

以玉米秸秆粉和PP塑料为主要原料制备了可降解的木塑复合材料,并通过对秸秆粉的含量、偶联剂的种类及其含量等因素的控制,研究上述因素变化对可降解木塑复合材料的各项力学性能的影响。结果表明:当秸秆粉质量分数达到30%时,可降解复合材料的抗弯强度、抗拉强度、抗冲击强度均为最佳;采用MAPP作为偶联剂且含量为4%时,材料的抗弯、抗拉强度、抗冲击强度均为最佳。

β成核剂和纳米SiO_2复合改性PP/POE复合材料研究

研究了纳米SiO2和β成核剂对PP/POE复合材料力学性能的影响,并用广角X射线衍射仪(WAXD)对其进行了表征。结果表明:纳米SiO2的加料方式影响PP/POE复合材料的力学性能,先将PP和纳米SiO2共混挤出,再与POE共混制备得到的复合材料冲击强度最高。当纳米SiO2含量为4%时,PP/POE/纳米SiO2复合材料的综合力学性能最好。在PP/POE/纳米SiO2复合体系中的加入β成核剂后,复合材料的拉伸强度和弯曲强度下降,而韧性进一步提高,当β成核剂含量为0.4%时,复合材料的缺口冲击强度和断裂伸长率达到最大值,拉伸强度也明显提高。XRD表明,β成核剂在纳米SiO2改性PP/POE复合体系中能显著诱导β晶的生成。

木塑复合材料力学性能影响因素研究

采用木材刨花与LDPE、HDPE.和PP等热塑性高分子聚合物,经热压复合工艺制成木塑复合板材,研究了塑料基质种类、刨花用量与偶联剂种类对木塑复合材料力学性能的影响。结果表明:相较于LDPE和PP,由HDPE制成的木塑复合材料力学性能更佳;所使用的三种偶联剂,以硅烷偶联剂的效果最好;随着刨花用量的增加,木塑复合材料的抗弯曲性能逐步提高,但内结合强度逐渐下降。