PLA木塑复合材料性能研究及界面处理分析

以稻壳、竹粉、杨木粉作为聚乳酸(PLA)的增强材料,添加硅烷偶联剂进行界面处理,采用模压成型的方法制备PLA木塑复合材料,研究了纤维的种类与含量以及偶联剂对PLA木塑复合材料力学性能和吸水性能的影响,并采用体式显微镜对其形貌和结构进行了表征。结果表明,杨木粉对PLA复合材料的增强效果最好;杨木粉、稻壳、竹粉质量分数为30%时,PLA木塑复合材料的拉伸强度最大,分别为16.26,11.27,14.17 MPa,杨木粉质量分数为30%时PLA木塑复合材料的冲击强度最大,为4.44 kJ/m~2,随着复合材料中木粉含量的增加,其吸水率呈上升趋势;添加硅烷偶联剂改性使PLA/竹粉复合材料的拉伸强度最大提高了119.74%,冲击强度最大提高了86.52%,改性后的木塑复合材料各组分较为均匀、空洞和缺陷较少。     

聚氯乙烯/植物纤维木塑复合材料的性能研究

以植物纤维、聚氯乙烯(PVC)为原材料制备植物纤维/PVC木塑复合材料,研究了植物纤维种类与含量及偶联剂含量对复合材料洛氏硬度、冲击强度、弯曲强度以及拉伸强度等力学性能的影响。结果表明,20%含量稻壳粉填充PVC木塑复合材料的硬度最大,40%含量稻壳粉填充PVC木塑复合材料硬度最小,复合材料的硬度几乎不随花生壳粉含量的变化而变化,20%含量稻壳粉填充PVC木塑复合材料的拉伸强度和弯曲强度都最大。植物纤维/PVC木塑复合材料的吸水性能随着稻壳粉和花生壳粉等植物纤维含量的增加而增强,50%含量稻壳粉/PVC木塑复合材料的吸水率最大。添加偶联剂的稻壳粉填充PVC木塑复合材料的力学性能有所提高,吸水性降低,在一定程度上提高材料的耐磨性能,降低损耗。     

聚氯乙烯/植物纤维木塑复合材料的性能研究

以植物纤维、聚氯乙烯(PVC)为原材料制备植物纤维/PVC木塑复合材料,研究了植物纤维种类与含量及偶联剂含量对复合材料洛氏硬度、冲击强度、弯曲强度以及拉伸强度等力学性能的影响。结果表明,20%含量稻壳粉填充PVC木塑复合材料的硬度最大,40%含量稻壳粉填充PVC木塑复合材料硬度最小,复合材料的硬度几乎不随花生壳粉含量的变化而变化,20%含量稻壳粉填充PVC木塑复合材料的拉伸强度和弯曲强度都最大。植物纤维/PVC木塑复合材料的吸水性能随着稻壳粉和花生壳粉等植物纤维含量的增加而增强,50%含量稻壳粉/PVC木塑复合材料的吸水率最大。添加偶联剂的稻壳粉填充PVC木塑复合材料的力学性能有所提高,吸水性降低,在一定程度上提高材料的耐磨性能,降低损耗。     

家具用PP基木塑复合材料的制备与力学性能

以聚丙烯(PP)为木塑复合材料基体,分别加入4种增强剂和3种增韧剂,通过共混挤出制备PP基木塑复合材料,研究了4种增强剂含量和粒径以及3种增韧剂含量对复合材料力学性能的影响。结果表明,随着增强剂含量增加,复合材料的弯曲强度表现出先升后降趋势,随着增强剂粒径减小,复合材料的弯曲强度提高,增强效果从高到低依次为硅灰石、滑石粉、碳酸钙和硫酸钡;当硅灰石粒径为10μm、质量分数为15%时,复合材料具有最优的拉伸、弯曲以及缺口冲击强度。增韧剂乙烯–辛烯共聚物(POE)、三元乙丙橡胶(EPDM)和苯乙烯–丁二烯–苯乙烯共聚物(SBS)可以大幅提高复合材料的缺口冲击强度,增韧效果从高到低依次为POE,EPDM和SBS。当粒径为10μm的硅灰石和POE质量分数分别为15%和20%时,复合材料综合力学性能最好,缺口冲击强度为17.61 k J/m2、拉伸强度为27.65 MPa、弯曲强度为30.28 MPa,其弯曲强度优于目前常用木质人造板材,可满足家具行业应用。     

PLA协同纳米CaCO3增韧PP的研究

通过熔融共混制得聚丙烯/聚乳酸/纳米碳酸钙（PP/PLA/CaCO3）复合材料,考察了PLA和纳米CaCO3对复合材料力学性能、热性能、流变性能与结晶形态的影响及其作用机理。结果表明,复合材料中形成连续空间网络结构的PLA有助于改善PP的性能,PLA含量为20 %（质量分数,下同）时复合材料综合力学性能最佳;与纯PP相比,加入PLA后的复合材料拉伸强度和冲击强度分别提高5.1 %和54.4 %,断裂伸长率降低62.5 %;纳米CaCO3通过“滚珠增韧”和“异相成核”作用明显改善复合材料力学性能,纳米CaCO3含量15 %时产生的晶粒细化作用效果最为显著,复合材料综合力学性能达到最佳,拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度分别比未添加CaCO3时提升了15.2 %、2.7 %和5.6 %。     

相容剂对PLA/PBS/秸秆粉木塑复合材料性能的影响

利用注塑机制备了PLA/PBS/秸秆粉可生物降解木塑复合样条,通过电镜扫描(SEM)和力学性能测试,探讨了不同含量的马来酸酐接枝聚乳酸(MAPLA)、5%硅烷处理秸秆粉以及2种相容剂同时加入对PLA/PBS/秸秆粉可生物降解木塑复合材料力学性能和断面微观结构形态的影响。结果表明:当MAPLA含量为5%时,弯曲强度和拉伸强度最大,分别为20.51 MPa和19.03 MPa,较未添加时分别提高了146.72%和118.07%。当MAPLA含量为3%时,冲击强度最大,为20.36 kJ/m~2,较未添加时提高了36.19%。5%硅烷和5%MAPLA组合处理对PLA/PBS/秸秆粉木塑复合材料界面相容性有显著的改善,但对木塑复合材料力学性能的提高不是很明显。     

不同增韧剂对PLA/小麦秸秆复合材料性能的影响

以茂金属聚乙烯（mPE）及乙烯辛烯共聚物（POE）为增韧剂,通过模压成型的方法制备了聚乳酸(PLA) /小麦秸秆复合材料,研究了增韧剂种类、含量对PLA/小麦秸秆复合材料的力学性能及吸水性能的影响,同时对所得复合材料进行了X射线衍射分析以及红外分析。结果表明,随着mPE/POE含量的增加,复合材料的洛氏硬度和拉伸、弯曲、冲击强度均呈现先增大后减小的趋势;当mPE和POE含量均为5 %~10 %（质量分数,下同）时,复合材料的各项性能较好。     

POE和mPE增韧木塑复合材料的研究

采用废木粉填充高密度聚乙烯制备木塑复合材料,采用茂金属聚乙烯(mPE)和乙烯-辛烯共聚物(POE)对复合材料进行增韧,并阐述了它们的增韧机理,讨论了增韧剂用量对复合材料的力学性能如拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、冲击强度和硬度的影响,综合评价了两种冲击改性剂的增韧效果。研究结果表明:两者对高密度聚乙烯基木塑复合材料均有良好的增韧效果。单就增韧效果而言,POE优于mPE,但在其他性能如拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、硬度以及耐热性等方面,mPE明显优于POE。     

不同增韧剂对生物质纤维/废旧塑料复合材料性能的影响

通过加入乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、三元乙丙橡胶(EPDM)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、聚烯烃弹性体(POE)和纳米碳酸钙等4种增韧剂进行实验,观察增韧剂对生物质纤维/废旧塑料复合材料力学性能的影响,从而得到适于该复合材料的弹性体,并对其最佳含量以及纳米CaCO3的含量进行了探究。结果表明:弹性体增韧选择SBS并且质量分数为5%时,复合材料的综合力学性能较好;当纳米CaCO3质量分数为6%时,复合材料的综合力学性能较好。     

离子聚合物改性木塑复合材料的研究

研究了钠离子聚合物(Surlyn 8940)对杨木粉/高密度聚乙烯(HDPE)木塑复合材料的增容和增韧改性效果,并与马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE)改性杨木粉/HDPE木塑复合材料相比较。通过万能力学试验机和悬臂梁冲击试验机测试了不同用量的钠离子聚合物或MAPE改性HDPE复合材料的力学性能,以及使用场发射扫描电镜观察钠离子聚合物改性HDPE复合材料的表面和断面形貌。结果表明,当木粉质量分数为40%时,添加4%钠离子聚合物的复合材料的拉伸强度(25.8 MPa)比添加4%MAPE时提高了78.6%;随着钠离子聚合物含量的增加,复合材料的弯曲弹性模量呈现出明显的降低趋势,而添加钠离子聚合物的复合材料的弯曲强度要高于添加MAPE复合材料的弯曲强度,并且发现钠离子聚合物对复合材料有突出的增韧效果,表明钠离子聚合物对于木塑复合材料是较好的增容增韧剂;SEM分析表明添加离子聚合物后,塑料基体对木粉有很好的包覆效果,没有明显的界面缝隙。     

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。     

三种植物纤维填充聚乳酸复合材料性能对比

为充分利用农作物植物资源,以稻秸秆、麦秸秆、稻壳三种植物纤维为填充相,聚乳酸(PLA)为基体,制备了PLA/植物纤维复合材料。对三种植物纤维的成分进行了对比分析,并对制备的复合材料的力学性能和吸水性能进行了比较,分析了三种复合材料的热重曲线、差示扫描量热曲线与红外光谱,并用扫描电子显微镜观察了复合材料的断面微观结构。结果表明,三种植物纤维材料中稻秸秆的纤维素与半纤维素总含量最高,稻秸秆制备的PLA复合材料力学性能与界面结合性最好,其弯曲强度为28 MPa,分别比麦秸秆和稻壳制备的PLA复合材料高75%和47%;PLA/稻壳复合材料的吸水率最小,比PLA/稻秸秆和PLA/麦秸秆分别小10%与25%;三种植物纤维改性PLA复合材料的热分解曲线基本相同,PLA/稻壳复合材料的热稳定性相对最好。     

PLA/稻壳粉复合材料界面改性方法及性能研究

以聚乳酸（PLA）和稻壳粉为原料,添加不同含量壳聚糖、硅烷偶联剂和氢氧化钠（NaOH）作为改性剂,通过压膜成型法制备了PLA/稻壳粉复合材料,并对复合材料的力学性能和吸水性进行了测试表征,同时对复合材料进行了X射线衍射仪（XRD）分析。结果表明,当壳聚糖含量为4 g时,复合材料的洛氏硬度较高,其冲击强度、弯曲强度、拉伸强度分别提高了21 %、70 %和47 %, 24 h吸水率降低13 %;当硅烷偶联剂含量为2 g时,其冲击强度、弯曲强度、拉伸强度分别提高50 %、53 %和65 %,24 h吸水率降低43 %;当用6 g NaOH处理时,复合材料的力学性能没有明显改善,24 h吸水率提升57 %;硅烷偶联剂对复合材料具有较好的综合改性效果, 壳聚糖可以较好地改善复合材料的力学性能,NaOH是较为优秀的亲水性改性剂。     

高强高韧GF／PP复合材料的研究

通过在短玻(GF)增强聚丙烯(PP)中添加聚烯烃弹性体(POE),并用马来酸酐对PP进行接枝交联的方法, 制备了高冲击韧性GF／PP复合材料。在该材料中,短切玻璃纤维的加入大幅度提高了材料的拉伸、弯曲强度,而POE 则通过产生形变等方式,提高了材料的冲击韧性;在其中加入马来酸酐接枝聚丙烯增加界面结合力,可使GF／PP／POE 复合体系表现出良好的综合力学性能,其拉伸强度为51．9 MPa,弯曲强度为68．1MPa,冲击韧性为44．2 kJ／m2。     

Studies on mechanical characterization and water resistance of glass fiber/thermoplastic polymer bionanocomposites

This experimental work is aimed at studying the performance of rice husk flour/glass fiber reinforced high density polyethylene hybrid nanocomposites. To meet this objective, the nanoclay was compounded with high density polyethylene (HDPE), rice husk flour (RF), glass fiber, and coupling agent in an internal mixer; then, the samples were fabricated by injection molding. The concentration was varied from 0 to 6 per hundred compounds for nanoclay and from 0 to 15% for glass fiber, individually. The amount of coupling agent was fixed at 2% for all formulations. The morphology, water absorption, thickness swelling, and mechanical properties of nanocomposites were evaluated as a function of nanoclay and glass fiber contents. The results indicated that both modulus and strength were improved when glass fibers were added to the composites system but impact strength and moisture absorption further decreased with the increase of glass fiber content. The morphology of the nanocomposites has been examined by using X‐ray diffraction. The morphological findings revealed that the nanocomposites formed were intercalated. The mechanical analysis showed that the biggest improvement of the tensile and flexural modulus and strengths can be achieved for the nanoclay loading at 4 per hundred compounds. However, further increasing of the loading of nanoclay resulted in a decrease of impact strength. Finally, it was found that addition of nanoclay reduced the water absorption and thickness swelling of the composites. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2012     

玻璃纤维增强生物基PA5T/56的制备与性能

通过物理共混改性制备了不同玻璃纤维含量的聚对苯二甲酰戊二胺/聚己二酰戊二胺(PA5T/56)复合材料,研究了不同玻璃纤维含量对复合材料力学性能、热性能、吸水率和结晶行为的影响。结果表明,随着玻璃纤维含量的增加,复合材料的力学性能、热稳定性得到大幅度提升,而吸水率逐渐降低。当玻璃纤维含量的质量分数达到40%时,PA5T/56复合材料的拉伸强度、弯曲强度、无缺口冲击强度分别为226.6 MPa、349.7 MPa和66.6 kJ/m²;吸水率为0.87%,与纯树脂相比,吸水率降低了43.8%。玻璃纤维的引入可以适当提高PA5T/56复合材料的结晶速率。     

聚乳酸/聚烯烃弹性体/蒙脱土复合材料的制备与性能研究

以聚乳酸(PLA)为基材,在聚烯烃弹性体(POE)的增塑作用下,搀杂不同比例的蒙脱土(MMT),采用熔融共混法,制备出一系列的PLA/POE/MMT复合材料。通过拉伸及冲击测试、差热扫描量热仪(DSC)、熔指仪对复合材料的力学性能、热性能和流动性能进行表征。结果表明:随着MMT的加入,PLA/POE/MMT复合材料的拉伸性能和冲击性能总体上比纯PLA差,复合材料的玻璃化转变温度(Tg)和熔点(Tm)总体上比纯PLA要低,只有当MMT含量为1 wt.%时,才使PLA体系的冲击强度有所提高,Tg和Tm有所提高。随着MMT的加入,PLA体系的流动性变好。     

Hybrid composites from coir fibers reinforced with woven glass fabrics: Physical and mechanical evaluation

Sandwich composites based on coir fiber nonwoven mats as core material were manufactured by Vacuum Assisted Resin Transfer Molding technique. Mechanical and physical properties of produced coir/polyester and coir‐glass/polyester composites were assessed. Samples were evaluated according to their reinforcement contents, resin contents, areal density, and thickness. Tests on physical properties revealed that coir‐glass/polyester sandwich structure has the lowest values of thickness swelling, water absorption and moisture contents compared with coir/polyester composite. Mechanical tests such as tensile strength, open‐hole tensile strength, and flexural strength were also performed on all samples. Coir‐glass/polyester sandwich structure showed significant increase in tensile strength of 70 MPa compared with 8 MPa of coir/polyester composite. Introducing two skins of fiber glass woven roving to coir/polyester increased its flexural strength from 31.8 to 131.8 MPa for coir‐glass/polyester. POLYM. COMPOS., 38:2212–2220, 2017. © 2015 Society of Plastics Engineers     

花生壳粉含量对聚乳酸/花生壳粉复合材料性能的影响

以聚乳酸（PLA）、花生壳粉为主要原料,以硅烷为偶联剂,采用模压成型法制备了PLA/花生壳粉复合材料,研究了花生壳粉含量对复合材料力学性能、吸水性能、摩擦磨损性能以及结晶性能的影响。结果表明,随着花生壳粉含量的增加,复合材料的洛氏硬度和冲击强度呈先降低后升高的趋势,拉伸强度和弯曲强度逐渐升高,均在花生壳粉含量为50 %(质量分数,下同)时达到最大;吸水性能逐渐提高;磨损性能逐渐降低;当花生壳粉含量为50 %时,PLA/花生壳粉材料具有优良的力学性能和吸水性能。     

聚烯烃弹性体对剑麻纤维增强聚丙烯复合材料性能的影响

为提高剑麻(SF)增强聚丙烯(PP)复合材料的韧性,分别采取乙烯-辛烯共聚物(POE)和马来酸酐接枝POE(POE-g-MAH)二种弹性体对其进行增韧改性;研究了弹性体和纤维用量的变化对SF/PP/弹性体三元复合体系力学性能的影响及其内在原因。结果表明:POE和POE-g-MAH对剑麻增强聚丙烯复合材料均有良好的增韧效果;仅从增韧效果而言,在弹性体用量较低阶段POE优于POE-g-MAH,但当弹性体增至30%以后,POE-g-MAH则好于POE;在拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度及弯曲模量方面,POE-g-MAH均比POE效果更好。