竹纤维粒径与比例对石竹塑复合材料的性能影响

【目的】阐明不同竹纤维粒径和原料配比对竹纤维/聚丙烯/碳酸钙复合材料物理力学性能的影响机理,为石竹塑复合材料的工业化生产与应用提供依据。【方法】以碳酸钙、竹纤维和聚丙烯为原料,在控制竹纤维粒径(40目、80目和120目)与原料配比的基础上,制备竹纤维/聚丙烯/碳酸钙复合材料,考察其物理力学性能,并采用扫描电子显微镜、热重分析仪和熔融指数仪对复合材料的微观结构、热稳定性和流动性进行表征。最后,综合考虑生产成本与相关性能要求,为竹纤维/聚丙烯/碳酸钙复合材料的生产与应用提出建议。【结果】随着碳酸钙添加量的增加,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弹性模量均逐渐下降,而密度则呈上升趋势。竹纤维粒径对复合材料物理力学性能的影响较为显著。当竹纤维粒径为80目,碳酸钙和竹纤维添加量分别为5%和45%时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弹性模量最优,分别为36.09 MPa、62.6 MPa和4.30 GPa。碳酸钙添加量对复合材料冲击强度的影响不大。此外,随着碳酸钙添加量的增加,复合材料的热稳定性与熔体流动性均有所改善。当碳酸钙添加质量占比为20%时,复合材料的熔体流动速率为16.50 g/10 min,比未添加组提高了8.98%,加工性能得到改善。【结论】选用80目竹纤维的复合材料具有较优的物理力学性能,在添加碳酸钙后,复合材料的原料成本可降低1.63%~6.54%,且其相关指标仍远高于行业标准要求。

竹浆纤维水热炭微球结构可控制备研究

为了实现结构可控的水热炭微球制备,以竹浆纤维为原料系统研究了水热反应条件(反应温度、反应时间和原料用量)对产物微观形貌和理化结构的影响,采用SEM、XRD、FT-IR和XPS等表征手段对材料特性进行深入探究。研究结果表明:在反应温度220℃、反应时间6 h、竹浆纤维用量6 g时,获得炭微球颗粒分散、尺寸分布较为均匀,样品固相碳得率最高达到24.3%,表明制备水热炭具有良好的固碳作用。XRD结果表明水热炭是一种无定形晶体,官能团分析显示水热炭表面富含羟基、羰基、酯基和醚键等一系列含氧官能团;产物比表面积主要介于23.2~83.7 m^(2)/g,孔隙以介孔为主,孔径主要分布于3~8 nm,最大孔容为0.35 cm^(3)/g。

竹炭粘胶纤维针织系列产品的研制与开发

利用竹炭粘胶纤维具有的防菌抑菌、吸附异味、遮挡电磁波辐射、发射远红外线、释放氧负离子等优良的功能性,结合不同的纤维种类、织物组织和纱线结构开发竹炭粘胶纤维针织系列产品,使其广泛应用于服用、装饰和产业领域。

纱线细度对竹炭织物保健功能的影响

探讨两种纱线细度及竹炭纬纱密度变化对织物保健功能指标的影响。通过测试7种细号纱织物和7种粗号纱织物的保暖率、传热系数、透气量、负离子发生数、苯吸附率,对织物结构参数与保健功能指标进行了相关分析,并对其相关系数进行了配对分析。研究发现,纱线细度的变化能明显改变织物的保暖率、传热系数、透气性、负离子发生数、苯吸附率;纱线细度变化而引起的织物结构参数变化对保暖率、透气量、负离子发生数的相关性影响不大,而对传热系数、苯吸附率的相关性影响较大。

新型功能性纤维——竹炭纤维

简述竹炭及其纤维的国内外发展概况,介绍了竹炭纤维的原料竹炭微体的制备以及竹炭纤维的纺丝生产技术,同时叙述了竹炭纤维的性能及其主要用途。

竹质碳纤维原丝制备过程中化学基团的变化

采用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)测定毛竹粉、竹材液化物、经不同合成温度合成的纺丝液以及不同稳定化时间处理制得的原丝,获得其红外光谱图谱,在此基础上进行竹质碳纤维原丝制备过程中化学基团变化的研究,进而为优质竹质碳纤维原丝的制备提供理论依据。

碳纤维增强重组竹梁的抗弯性能

研究了重组竹梁在碳纤维增强聚合物(CFRP)两种加固方法后的抗弯承载力特性和破坏模式,第一种加固方法为仅在重组竹梁受拉区的底部粘贴CFRP,第二种加固方法为在重组竹梁受拉区的底部和所有指接位置均粘贴碳纤维布,对加固后的重组竹梁进行竖向荷载作用下的静力加载抗弯试验。试验结果表明:重组竹梁经过第一种方法加固后,其极限承载能力比加固前提高了14.0%,对于挠度达到其正常使用的极限状态时的承载能力比未加固前的重组竹梁提高了6.5%;第二种加固方法与第一种相比,其极限抗弯承载能力并未得到提升,反而有所下降,但是对于挠度达到其正常使用的极限状态时的承载能力比加固前提高了19.6%。使用CFRP底部加固后,重组竹梁的抗弯承载力和变形性能相比加固前得到了明显的改善。

半精纺竹炭纤维混纺纱生产实践

以竹炭纤维及山羊绒、天丝为原料,利用半精纺技术纺成山羊绒/竹炭纤维/天丝60/30/10混纺纱。对纤维预处理和纺纱工艺进行了分析,最终得到最佳的工艺路线,纺制的纱线性能符合针织用纱的要求。

钢箍碳纤维布组合节点竹拱结构平面内稳定承载力试验

设计了一种钢箍碳纤维布组合节点,可以适应原竹管材的不规则性并对其进行有效接长,采用特定方法成拱,根据需要形成不同跨度的竹拱。为研究采用此连接节点的竹拱在全跨荷载作用下的平面内稳定承载能力、变形性能以及节点的连接性能,制作了2个10 m跨度的竹拱试件并进行平面内稳定承载力试验。试验结果表明:全跨荷载作用下,有平面外侧向支撑的竹拱试件在产生较大的平面内位移后,发生平面内反对称失稳;采用连接节点的竹拱延性好;节点在受荷全过程的连接性能良好,试件失稳后的破坏区域均处于临近节点的竹管部分。试验结果及有限元分析使进一步详细研究此类节点的受力机理、承载性能具有现实意义,同时推动此类节点竹拱结构的工程应用。

竹束精细疏解与炭化处理对重组竹性能的影响

以去青留黄的竹片为原料,利用纤维原位可控分离技术,对竹片进行精细化疏解处理,再经浸胶、干燥后,采用热压法制备重组竹,并与普通的本色重组竹、低温炭化重组竹、高温炭化重组竹以及竹基纤维复合材料进行对比。结果表明:高温热处理是提高重组竹的耐水性能和尺寸稳定性的有效方法之一,其缺点是力学性能损失严重,静曲强度损失率达到45%;与高温炭化处理相比,精细疏解加工工艺简单,加工的重组竹力学性能基本不损失,且能更有效地改善重组竹的耐水性能和尺寸稳定性;与普通本色重组竹相比,采用精细化疏解竹束制备的重组竹,其吸水率降低75%,吸水厚度膨胀率降低67%,耐水性能和尺寸稳定性接近竹基纤维复合材料。

竹炭/羊绒混纺纱的开发

介绍了竹炭纤维与羊绒的主要特征,以及18 tex竹炭纤维/羊绒70/30混纺纱的试纺工艺流程与工艺参数的设定。

纳米CaCO_3增强竹浆纤维/环氧树脂复合材料的动态力学性能

为探索碳酸钙(CaCO_3)无机颗粒界面增强机理,建立竹纤维表面微纳米颗粒的附载与界面增强技术的内在联系,该论文以竹浆纤维(bamboo pulp fiber,BPF)和环氧树脂为主要材料,采用纳米CaCO_3浸渍改性工艺,通过真空辅助树脂浸注技术制备BPF/环氧树脂复合材料,利用动态力学分析仪对其动态热机械性能和界面性能进行研究。结果表明:测试频率为单频(1Hz)时,在–20~120℃,纳米CaCO_3浸渍改性竹浆纤维(BPF treated by impregnation modification,IMBPF)增强环氧树脂复合材料的最大储能模量是BPF/环氧树脂复合材料的1.3倍;测试频率为多频(1,2,5,10和20 Hz)时,频率对BPF/环氧树脂复合材料和IMBPF/环氧树脂复合材料的影响规律相同,储能模量,损耗模量和损耗因子均随频率的增加而增加且逐渐向高温方向移动。BPF/环氧树脂复合材料和IMBPF/环氧树脂复合材料的玻璃化转变温度均随频率的增加而升高,而测试频率对损耗因子影响不大;IMBPF/环氧树脂复合材料的玻璃化转变表观活化能(369.0kJ/mol)低于BPF/环氧树脂复合材料(495.8 kJ/mol),但IMBPF/环氧树脂复合材料的频率和玻璃化转变温度倒数的相关性(决定系数0.987 6)优于对照样(决定系数0.965 9);在–20℃、40℃和100℃时,IMBPF/环氧树脂复合材料的储能模量对频率的依赖性高于对照样;纳米CaCO_3浸渍改性技术可改善复合材料的界面性能,从而为纳米增强复合材料的研究提供理论依据。

竹炭涤纶纤维机织面料的生产

介绍了竹炭纤维机织面料生产工艺流程,通过分析产品在生产过程中存在的问题,给出了竹炭纤维纺纱、织造、整理过程中各个工序的关键技术措施与工艺参数.

不同胶黏剂竹木复合电热地板的基本特性

利用酚醛树脂(PF),三聚氰胺改性脲醛树脂(MUF),水性高分子异氰酸酯胶黏剂(API)和环氧树脂(EP)等4种常用胶黏剂,制备竹木复合电热地板材料,对比研究其基本物理力学性能与电热特性。结果表明:PF竹木复合电热地板材浸渍无剥离情况,静曲强度(MOR)和弹性模量(MOE)最高,分别为68.25 MPa和5 670.57 MPa;耐湿热尺寸稳定性均符合标准;电阻值下降率最大,为50.77%;升降温速度最快。API板材浸渍剥离强度不合格;MUF板材的MOR和MOE最低,分别为36.37 MPa和4 458.72 MPa;MUF与API板材耐湿/热尺寸稳定性不合格;EP竹木复合电热地板材电阻下降率最小,为26.66%;20 min为竹木复合电热地板材的快速升降温区间,PE板材的升温速度最快,API板材的降温速度最慢。利用酚醛树脂制备竹木复合电热地板是一种可行的途径。

超声处理对纳米改性竹纤维力学性能的影响

为提高单根竹纤维的力学性能,对纳米浸渍改性竹纤维进行了超声处理,并研究了超声时间和超声频率对单根改性竹纤维拉伸性能的影响。采用场发射环境扫描电镜(FEESEM)、高精度力学性能测试仪(HPMPT)和激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)对超声处理的单根改性竹纤维表面形貌、Ca CO3附着量以及力学性能进行了表征。结果表明,超声处理改性竹纤维的拉伸强度和弹性模量较未处理竹纤维分别提高了15.99%和7.81%,其最优工艺条件为超声频率45 k Hz,超声时间10 min。

纳米碳酸钙浸渍改性工艺对竹塑复合材料拉伸性能的影响

为探寻竹纤维表面改性技术应用于植物纤维增强热塑性聚合物复合材料中的理论依据,用硫酸盐法制取竹纤维,以聚丙烯(PP)为基体,竹纤维为增强相,采用平压成型工艺制备竹纤维/PP复合材料,探索了纳米碳酸钙(CaCO_3)浸渍改性工艺对复合材料拉伸性能的影响,并利用场发射环境扫描电镜、力学测试机对其断口形貌和力学性能进行表征。结果表明:在温度25℃,搅拌速度500r/min的条件下,当纳米CaCO_3添加量为1.00×10-2 g/mL,分散剂EDTA-2Na添加量为8.50×10-4 g/mL,浸渍混合时间为25min时,竹纤维/PP复合材料的拉伸性能较优。

Tencel/棉与竹炭涤/棉交织面料的设计与生产

介绍了Tencel/棉与竹炭涤/棉交织面料设计的思路与方法,阐述了织物生产的关键工艺及技术要点。产品具有良好的保健功能及白坯色织化的效果,有较高的远红外发射、负离子发生和金黄色葡萄球菌抑菌效果。

Mn掺杂TiO_2负载竹质活性炭纤维的制备及可见光光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法和浸渍法制备Mn掺杂TiO2负载竹质活性炭纤维(Mn/Ti-BACF)光催化复合材料,利用扫面电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见光分光光度计(UV-Vis)等考察了Mn掺杂量对Mn/Ti-BACF复合材料结构和可见光光催化性能的影响。结果发现,Mn掺杂改善了TiO2在竹质活性炭纤维表面的负载;Mn离子的掺杂并没有改变样品基材的碳网结构,也未出现新的Mn—O的特征吸收峰。随着Mn掺杂浓度的增加,Mn/Ti-BACF样品中TiO2粒径逐渐减小,可见光下的吸光度先增加后减少。当n(Mn)∶n(Ti)=1∶200时,样品在可见光下对亚甲基蓝的降解率达到了97.7%。

竹炭改性涤纶/棉混纺针织物的性能研究

探讨了竹炭改性涤纶/棉混纺针织物的性能,对5种不同混纺比的竹炭改性涤纶棉混纺针织物的主要服用性能进行了测试分析。结果表明,随着竹炭改性涤纶纤维含量的增加,混纺针织物的透气性、悬垂性、刚柔性和保暖性越来越好,而耐磨性变化不明显,但顶破强力减小。

碳酸钙原位改性植物纤维及其复合材料性能表征

为研究原位沉积对竹、杉木、黄麻3种植物纤维的表面改性效果,采用平压工艺制备了植物纤维增强聚丙烯复合材料,并通过SEM、原子力学显微镜、光学纤维接触角测量仪等方法分别表征了植物纤维的表面形貌、表面粗糙度、静态接触角、拉伸性能以及复合材料的断口形貌和力学性能。结果表明:Ca CO3原位沉积改性对单根植物纤维的表面性能有显著影响,不仅提高了单根植物纤维的拉伸性能,还改善了植物纤维增强热塑性聚合物的界面性能,增强了复合材料的界面强度。原位沉积改性后,3种植物纤维表面均有Ca CO3附着,杉木纤维的Ca CO3上载量最高,达16.08%;竹纤维最低,为6.96%。改性竹纤维的表面粗糙度Rq值降低了32.95%,静态接触角增加了1.85%;改性杉木纤维的Rq值和静态接触角分别增加了42.51%、3.12%;改性黄麻纤维的Rq值增加了62.77%,静态接触角降低了0.4%。单根改性植物纤维的拉伸性能均有所提高,相同Ca CO3原位沉积改性条件下,改性竹纤维的拉伸强度和弹性模量最大,分别为1 134.83 MPa、37.25 GPa。断口形貌SEM图中,改性植物纤维与聚丙烯结合紧密,复合材料的断裂主要以改性植物纤维的断裂为主,表明复合材料的界面性质得到改善。改性植物纤维增强聚丙烯复合材料的拉伸性能得到提高,而且其弹性模量的变化趋势与改性植物纤维Ca CO3附着量的变化趋势一致。改性杉木纤维增强聚丙烯复合材料弹性模量最大,为2.28 GPa;改性竹纤维增强聚丙烯复合材料拉伸强度最大,为54.04 MPa。