不同塑料基木塑复合材料的性能对比研究

以小麦秸秆粉(WSP)与线型低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)、聚苯乙烯(PS)及聚丙烯(PP)等几种塑料为原料,采用挤出加注塑工艺制备木塑复合材料(WPC),研究不同木塑复合材料的力学性能、热性能及吸水性能。结果表明,HDPE基及PP基WPC的静曲强度和静曲模量综合性能最好,ABS基和PS基WPC次之,LLDPE基最差;HDPE基WPC热稳定性最好,其次是LLDPE基和PP基WPC;LDPE基WPC的吸水膨胀率最低,吸水后尺寸稳定性最好,而ABS基WPC最差;浸泡吸水方面,起初阶段,不同WPC吸水率虽然有所差别,但差别不大,但随着浸泡时间的延长,ABS吸水率最大,其次是PS基WPCs,而其它三种WPC的吸水率差距不是特别明显。

PS/ABS复合粉末选择性激光烧结工艺参数的实验研究

针对选择性激光烧结件力学性能和尺寸精度差的问题,通过机械混合法制备了聚苯乙烯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(PS/ABS)的复合粉末。在预热温度85℃、8层网格支撑等条件下,采用单因素实验法研究激光功率、扫描速度、扫描间距和单层厚度对烧结件强度和相对误差的变化规律,并用正交试验对工艺参数进行优化。结果表明,烧结件的弯曲强度随着激光功率的增加而提高,随扫描速度、扫描间距和单层厚度的增加而降低。Z向尺寸相对误差随着激光功率的增加而增大,随着扫描速度、扫描间距和单层厚度的增加而减小;由极差分析可知,激光功率对PS/ABS烧结件弯曲强度和Z向尺寸相对误差的影响最大;最优的工艺参数组合为:激光功率30 W、扫描速度1 200 mm/s、扫描间距0.32 mm和单层厚度0.26 mm,此时烧结件的弯曲强度为7.85 MPa,Z向尺寸相对误差为1.30%。

增容剂对废旧PS/PE-HD/废旧ABS/木粉复合材料性能的影响

以过氧化二异丙苯(DCP)为引发剂,在转矩流变仪中分别制备了丙烯酸(AA)接枝聚苯乙烯(PS-g-AA),马来酸酐(MAH)、AA 接枝 PS[PS-g-(MAH-co-AA)]和 MAH、醋酸乙烯酯(VAc)接枝 PS[PS-g-(MAH-co-VAc)]三种增容剂。经红外光谱分析,所得产物均为目标产物。接枝率测定结果表明,三种增容剂中 PS-g-(MAH-co-VAc)的接枝率最高,达到2.43%。研究了三种增容剂对木塑复合材料性能的影响。结果表明:三种增容剂均可提高木塑复合材料的力学性能和加工性能。扫描电镜测试结果同时表明,增容剂能更好地提高木塑复合材料中基体与木粉的界面黏结强度。

非对称双螺杆制备ABS/PUR-T/HNTs阻燃复合材料的性能

分别采用自主研制的新型同向非对称双螺杆挤出机以及传统双螺杆挤出机制备了丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(ABS)/膨胀型阻燃剂(IFR),ABS/热塑性聚氨酯弹性体(PUR-T)/IFR以及ABS/PUR-T/IFR/埃洛石纳米管(HNTs)等3种阻燃复合材料试样,表征了试样的冲击、拉伸和弯曲强度以及极限氧指数(LOI),同时测试了非对称双螺杆挤出机制备的试样的燃烧性能,分析了PUR-T和HNTs对试样性能的影响。结果表明,相比于传统双螺杆挤出机,自制非对称双螺杆挤出机由于具有更优异的混合性能,所制备的复合材料试样力学性能和LOI均有提高;针对非对称双螺杆制备的试样,加入质量分数为17.5%的PUR-T后,其冲击强度提高,而拉伸和弯曲强度降低,LOI由27%提升至40%,热释放速率峰值(PHRR)、平均热释放速率(MHRR)、总热释放量(THR)和生烟速率(SPR)降低,火灾性能指数(FPI)提高,阻燃效果显著增加;进一步加入2%的HNTs后,试样的冲击、拉伸和弯曲强度得到提高,LOI稍有下降,但仍为37%,MHRR和THR有所增大,但PHRR和SPR进一步降低,且FPI提高,有助于降低火灾危险性。

PVC/ABS木塑复合材料力学性能研究

采用引发剂过氧化二异丙苯(DCP)、马来酸酐(MAH)对PVC/ABS/木粉体系进行原位增容,研究了木粉含量对PVC/ABS合金材料的力学性能影响。结果表明,随着木粉含量的增加,复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度有所下降,弯曲强度先增加后减少;DCP、MAH的加入可有效提高复合材料的综合力学性能。当木粉用量30份,MAH用量1.5份,DCP用量0.3份时,PVC/ABS木塑复合材料的拉伸强度达到45.6 MPa,弯曲强度为89 MPa,无缺口冲击强度为14.6 kJ/m^2,缺口冲击强度为3.2 kJ/m^2。

工艺参数对选择性激光烧结PS/SBS/纳米CaCO_(3)制件弯曲强度影响

针对聚苯乙烯(PS)粉末选择性激光烧结(SLS)成型件强度较低的问题,采用机械混合法制备了PS/苯乙烯–丁二烯–苯乙烯嵌段共聚物(SBS)/纳米CaCO_(3)复合粉末,通过单因素实验分析了SLS工艺参数对成型件弯曲强度的影响,并通过正交试验和极差分析获得了最优工艺参数组合。实验结果表明,烧结件的弯曲强度随着激光功率的增大而升高,随着扫描速度、扫描间距和分层厚度的增大而降低;激光功率对PS/SBS/纳米CaCO_(3)复合粉末烧结件弯曲强度的影响最大,分层厚度对弯曲强度的影响最小,扫描速度和扫描间距的影响介于两者之间;最佳工艺参数组合为:激光功率27 W,扫描速度1300 mm/s,扫描间距0.24 mm,单层厚度0.22 mm。在此工艺参数组合下PS/SBS/纳米CaCO_(3)复合粉末烧结件的弯曲强度为13.38 MPa;改性纳米CaCO_(3)与PS和SBS的相容性较好,能有效起到增强的作用。

ABS／蛋白石复合材料的研究

利用扫描电镜观察分析了蛋白石轻质页岩微粒的结构和形态,并将表面改性后的超细化蛋白石微粉与ABS 树脂共混,对复合材料的结构和力学性能、流变性能和释放负离子性能进行了表征与测试。结果表明蛋白石微粉具有纳米级微孔,共混后,超细蛋白石微粉均匀地分散在ABS树脂中,ABS树脂／蛋白石复合材料的力学性能、流动性、加工性明显提高,并且能够持久释放负离子。当硬脂酸加入量为蛋白石的20％时,材料的冲击强度达到最高,加工材料的最佳加工温度为240℃。

增容剂NBR对SBR/HDPE/PVC共混物力学性能的影响

从力学性能方面研究了增容剂对SBR/HDPE/PVC共混物的影响。结果表明,在CR、CPE,NBR等增容剂中,NBR是该共混体系较好的增容剂,能对不同共混比的共混物的力学性能有较大程度的提高,共混物经高温返炼后具有热塑性弹性体的特征。当Nipol N-41用量为4份时,SBR/HDPE/PVC=56/20/20的共混物的力学性能为:拉伸强度13.9MPa,扯断伸长率370％,撕裂强度32.7KN/m。分析结果表明,增容剂加强了相界面间的相互作用,在共混体系中起着表面活性剂的作用,促进了多相体系的分散性。

稻草纤维填充ABS复合材料的制备及性能研究

以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)树脂为基体,稻草纤维为填充材料,在不添加偶联剂的情况下,通过模压成型法制备了ABS/稻草纤维木塑复合材料。采用万能力学试验机、热失重分析仪、扫描电子显微镜、凝胶渗透色谱仪、旋转流变仪研究了模压温度和纤维含量对ABS/稻草纤维木塑复合材料性能的影响。结果表明,ABS/稻草纤维木塑复合材料的最佳模压温度和最佳纤维比例分别为170℃和100/30;当模压温度为210℃时,稻草纤维碳化严重,其表面硅制层脱落,纤维与树脂的界面结合强度降低,但纤维呈致密的网状结构,有利于冲击应力的吸收;ABS的相对分子质量随模压温度的升高而减小,树脂基体冲击性能增强;当模压温度为170~190℃、纤维含量为30~40份时,纤维在树脂基体中的强度和分散性较好,力学性能较高。

润湿剂对PS和ABS的浮选分离效果及其作用机制

针对聚苯乙烯(polystyrene,PS)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(acrylonitrile butadiene styrene,ABS)混合物分选困难问题,利用自制浮选设备探讨了润湿剂对PS和ABS(包括原生料、再生料和电子废弃物拆解料)可浮性的影响及其作用机制.结果表明,润湿剂对PS和ABS原生料的可浮性影响很小,但对其再生料和电子废弃物拆解料的上浮率影响较大,不同润湿剂的作用效果存在明显差异,这与再生料、电子废弃物拆解料颗粒表面的主要官能团有关,红外光谱分析结果对此提供佐证;在溶气罐压力为0.22 MPa、浮选液流量为10 L/min的实验条件下,质量浓度为40 mg/L的单宁酸可以有效分离PS和ABS再生料;质量浓度为30 mg/L的十二烷基硫酸钠可以有效分离PS和ABS电子废弃物拆解料.

选择性激光烧结PS/ABS复合粉末成型件精度的实验研究

通过机械混合法制备了聚苯乙烯(PS)/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)的复合粉末。针对选择性激光烧结成型件精度不高的问题,在预热温度75℃、激光功率25 W的条件下,研究了扫描间距、扫描速度和单层厚度对PS/ABS成型件长(X)、宽(Y)、高(Z)三个方向尺寸精度的影响,并用正交试验对工艺参数进行优化。结果表明,PS/ABS复合粉末烧结时,成型件的Z向尺寸相对误差变化最大;在所研究的工艺参数中,扫描速度对成型件尺寸精度影响最大,单层厚度影响最小;确定最优的工艺参数组合为扫描间距0.32 mm、扫描速度1 800 mm/s和单层厚度0.28 mm,此时Z向尺寸相对误差为0.32%。

羧基丁苯-纳米氧化硅复合粉末增韧聚苯乙烯的研究

用直接分散聚合法制备了羧基丁苯-纳米氧化硅杂化胶乳,经喷雾干燥得到的羧基丁苯-纳米氧化硅复合粉末通过本体-悬浮聚合和熔融共混法制备了高抗冲聚苯乙烯。结果表明,本体/悬浮聚合法中预聚转化率的控制与复合粉末的加入量有关,当加入的复合粉末的质量分数为0.05时,冲击强度可提高5倍,也高于熔融共混法所制备的改性聚苯乙烯。本体/悬浮聚合法制备的改性聚苯乙烯的热分解温度(Td)高于熔融共混法改性的,且Td随复合粉末加入量的增加而提高,但改性聚苯乙烯的刚性有一定程度的降低,而对材料的玻璃化转变温度影响不大。

木塑复合材料在装配式建筑中的应用

木塑复合材料(WPC)是采用热塑高分子聚合物与植物纤维(主要包括废旧木材、木材加工物、秸秆等)按照一定的比例在添加少量助剂的情况下采用一定加工工艺生产的一种复合材料,具有无毒、环保、美观、耐用等优点。该文归纳总结了几种市面上常用的木塑复合材料的材性,介绍了目前常见的木塑复合材料的应用场景,以期对木塑复合材料的研究使用起到推动作用。

废旧丁腈橡胶粉和空心玻璃微珠改性丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物复合材料的研究

采用废旧丁腈橡胶粉(WNBR)和硅烷偶联剂改性的空心玻璃微珠(HGB)对丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)改性,分别研究WNBR和改性HGB用量对WNBR/ABS和改性HGB/WNBR/ABS复合材料结构和性能的影响。结果表明:在WNBR/ABS复合材料中,WNBR用量较小时,WNBR粒子与ABS基体相容性较差,界面结合力较弱;WNBR用量为20份时,WNBR和ABS相容性较好,断面较平整光滑。WNBR可以降低复合材料的拉伸强度和弯曲强度,提高冲击强度。在改性HGB/WNBR/ABS复合材料中,改性HGB呈单分散状,没有团聚,分布比较均匀。改性HGB在用量低于5份时可以同时提高改性HGB/WNBR/ABS复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度,用量为5份时复合材料的综合物理性能最佳。

废胶粉填充改性ABS复合材料的性能研究

采用熔融共混挤出的方法,选用三种废胶粉填充丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS),制备了废胶粉/ABS复合材料;研究了废胶粉对复合材料力学性能的影响。结果表明:废胶粉与ABS的相容性不好,界面结合力较弱。废胶粉的加入降低了复合材料的拉伸强度和弯曲强度,提高了断裂伸长率。废旧丁腈橡胶粉的加入有利于提高冲击强度,有一定的增韧效果,但其他两种废胶粉则达不到增韧的目的。

再生ABS/PC粉改性混凝土力学性能研究

将不同掺量的再生丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)/聚碳酸酯(PC)粉末掺入混凝土中,对改性混凝土试件进行立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度试验,研究了再生ABS/PC粉末不同掺量对混凝土力学性能的影响。结果表明,将再生塑料粉末掺入普通混凝土中,能够改善混凝土的各种力学性能,实现塑料废弃物的再利用。

松木粉/ABS木塑复合材料的制备与性能研究

以化学改性松木粉(PWF)为增强材料,以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)为基体,并添加少量多壁碳纳米管(MWNT),通过熔融挤出制备了适用于熔融沉积成型(FDM)技术的PWF/ABS木塑复合材料,对复合材料的力学性能、热性能和界面相容性进行了分析。结果表明,采用碱和硅烷偶联剂(KH590)对松木粉进行表面化学改性处理,能改善木塑复合材料的力学性能和热稳定性能;随着木粉的质量百分数增加,木塑复合材料的力学性能总体呈一个先上升后下降的趋势,在质量分数为15%时,其力学性能达到最佳,其中弯曲强度为75.77 MPa,拉伸强度为65.32 MPa,缺口冲击强度为3.98 kJ/m^2。添加少量MWNT可显著提高复合材料的力学性能,加入5%的MWNT后,其弯曲强度达到123.77 MPa,拉伸强度达到78.21 MPa,缺口冲击强度达到4.88 kJ/m^2,相对于未添加碳纳米管的复合材料,其弯曲强度、拉伸强度和缺口冲击强度分别提高了63%、19.7%和22.6%左右。该木塑复合材料线材可用于3D打印,具有良好的打印性能和力学性能。

小粒径胶粉/HIPS复合材料的制备及性能研究

采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)高胶粉(H-181)和超细全硫化丁苯橡胶胶粉(VP-108)分别对高抗冲聚苯乙烯(HIPS)进行机械共混改性,利用通用聚苯乙烯(GPPS)来调节橡胶相的含量,制备了5种HIPS/H-181-GPPS和5种HIPS/VP-108-GPPS复合材料,探讨了不同用量的两种小粒径胶粉,对HIPS复合材料光学性能和力学性能的影响。测试结果显示,当填充H-181胶粉时,光泽度达到最大值78°。当填充VP-108胶粉时,光泽度达到76°。与HIPS825相比,添加H-181和VP-108胶粉,复合材料的光泽度分别提高95%和90%。HIPS/H-181-GPPS和HIPS/VP-108-GPPS复合材料拉伸强度分别提升43.3%和28.3%,弯曲强度分别提升96.9%和37.7%,弯曲模量分别提升100.3%和21.1%,维卡软化温度分别提升34%和32.3%。

ZnAlCe-LDHs无卤阻燃剂改性及其在ABS中应用

采用原位聚合法制备对氨基苯磺酸(AB)插层锌铝铈水滑石(ZnAlCe-LDHs),并在其表面包覆聚多巴胺(PDA),得到PDA包覆的AB插层ZnAlCe-LDHs阻燃剂(PDA@AB-ZnAlCe-LDHs)。将PDA@AB-ZnAlCe-LDHs阻燃剂与丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(ABS)基体熔融混合制备ABS阻燃复合材料。研究了AB插层和PDA包覆对阻燃复合材料力学性能、阻燃性能、热稳定性的影响,并采用扫描电子显微镜观察阻燃复合材料残炭的微观形貌。结果表明,PDA包覆AB-ZnAlCe-LDHs改善了其在ABS中的分散性,当添加PDA@AB-ZnAlCe-LDHs质量分数为20%时,ABS/PDA@AB-ZnAlCe-LDHs阻燃复合材料的力学性能得到改善,相比ABS/ZnAlCe-LDHs阻燃复合材料,拉伸强度和弯曲强度分别提高14%和2.9%;AB和PDA的加入能促使阻燃复合材料形成稳定致密炭层,提高ABS阻燃复合材料阻燃效果。当PDA@AB-ZnAlCe-LDHs添加质量分数为40%时,极限氧指数达到25%,垂直燃烧等级达到V–1级,燃烧有微量黑烟。

几种不同改性剂对稻草/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯复合材料性能的影响

以稻草纤维及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)为原料,分别以活性炭、Al_2O_3、SiO2和硅烷偶联剂为增强改性剂,通过混炼-模压工艺制备了改性剂-稻草/ABS复合材料,对比研究了几种不同增强改性剂的增强效果及其增强机制。结果表明:硅烷偶联剂对稻草/ABS复合材料的增强效果较差,活性炭、Al_2O_3和SiO2对稻草/ABS复合材料的增强均优于硅烷偶联剂,其中Al_2O_3的增强效果最佳。当Al_2O_3的添加量(Al_2O_3∶ABS质量比)为5%时,Al_2O_3-稻草/ABS复合材料的拉伸、弯曲及冲击强度分别达到最大值27.719 MPa、61.05 MPa和26.53kJ/m2;当无机物添加量(无机物∶ABS质量比)为5%时,复合材料的耐水性能表现为:5%Al_2O_3>5%活性炭>5%SiO2>未添加,与复合材料的力学性能梯度相符;改性剂-稻草/ABS复合材料的流变性能则表现为:5%活性炭>5%Al_2O_3>5%SiO2>未添加。