3D打印碳纤维增强PLA试件的力学性能分析

以300目短切碳纤维(CF)和聚乳酸(PLA)为实验原料,分别配制CF质量分数为5%、10%、15%和20%的CF/PLA混合料,再经双螺杆挤出机挤出造粒后得到CF/PLA复合材料。分别以纯PLA和不同组分的CF/PLA复合材料为实验材料,在粒料3D打印机上制备抗拉伸、压缩、弯曲和冲击试样,并做力学性能测试。实验结果表明,随着CF含量的增加,材料最大拉伸强度呈先增大后减小的趋势,当CF含量为5%时,材料的平均拉伸强度最大,为48.45 MPa。材料的平均弯曲和压缩强度随CF含量的增加均呈先减小后增大再减小的趋势,且无CF填充时,二者的强度值最大,分别为114.77 MPa和103.94 MPa。材料的抗冲击强度随着CF含量的增大呈先增大后减小的趋势,当CF含量为5%时,材料的抗冲击强度最大,为14.49 kJ/m~2。     

聚乳酸/聚己内酯共混材料的性能研究

采用熔融共混的方法制备了聚乳酸(PLA)/聚己内酯(PCL)共混材料,研究了PLA/PCL共混材料的动态力学性能、力学性能、热性能和微观形貌。结果表明,制备的PLA/PCL共混材料为部分相容体系;材料拉伸强度随PCL含量的增加先增加后降低,当PCL质量分数为30%时,材料的拉伸强度为55.9 MPa,比纯PLA提高了8%;冲击强度随PCL含量的增加而增大,当PCL质量分数为50%时,材料的冲击强度为14.7 kJ/m2,比纯PLA提高了2.5倍。     

凹凸棒石/聚乳酸纳米复合材料的力学性能和流变性能

采用熔融共混法制备凹凸棒石(ATT)质量分数分别为1%、3%和5%的ATT/聚乳酸(PLA)纳米复合材料,研究了ATT/PLA纳米复合材料的力学性能和流变性能。红外光谱分析结果表明:ATT与PLA基体之间存在较强的相互作用,使得二者之间具有较好的相容性。当ATT含量低于5%时,其可均匀分散在PLA基体中,而达到5%时,则会发生部分团聚。添加ATT后,PLA基体从脆性材料变为韧性材料,ATT起到增韧作用,并显著提高了复合材料的力学性能。当ATT含量为3%时,断裂伸长率达到26.36%,比纯PLA增加了297.6%,并且复合材料的冲击强度也比纯PLA增加了19.7%。ATT/PLA纳米复合材料的复数黏度、储能模量和损耗模量随ATT含量的增加呈先增大后减小趋势。由于ATT与PLA之间有良好的结合力,ATT的加入增大了复合材料的弹性和黏性,且低频区的变化明显高于高频区的变化。     

3D打印PLA/PCL复合材料的力学性能

以聚己内酯(PCL)和聚乳酸(PLA)为实验原料,分别配比PCL质量分数在10%,20%和30%的PLA/PCL混合料,再经双螺杆挤出机挤出造粒后得到PLA/PCL复合材料。分别以纯PLA和3种不同配比的PLA/PCL复合材料为实验原料,使用粒料3D打印机制备拉伸、弯曲和冲击试件,并进行力学性能测试。结果表明,纯PLA试件的拉伸强度最大,为50.64 MPa,随着PCL含量的增加,试件的拉伸强度逐渐下降;试件的断裂伸长率随着PCL的含量的增加先增高后降低,当PCL质量分数为20%时,断裂伸长率达到最大值为25%;试件的弯曲强度随PCL含量的增加逐渐下降;试件的冲击强度随PCL含量的增加逐渐增大,当PCL质量分数为30%时,试件的冲击强度达到最大值,为15.80 kJ/m~2。     

基于灰色近优法的多组分功能混纺纱及其织物的性能评价

以远红外聚酯纤维、木棉纤维以及棉纤维为原料,纺制不同混纺比的多组分功能混纺纱线及织物,对比分析不同混纺比的混纺纱线的力学性能、成纱质量以及织物的保暖性、抗菌防螨性能;并采用灰色近优法评估混纺纱线的最佳混纺比。结果表明:混纺纱中远红外聚酯纤维含量高有利于提高纱线的力学性能;增加木棉纤维含量,混纺纱线的强力降低、毛羽数量增加、条干不匀率增大,但可提高织物的保暖性以及抗菌防螨性能;基于灰色近优法,远红外聚酯纤维/木棉纤维/棉纤维质量比为6/2/2时,混纺纱线及其织物的综合性能最佳。     

有机硅改性聚氨酯增韧聚乳酸的研究

针对聚乳酸(PLA)韧性差的特点,采用有机硅改性热塑性聚氨酯(TPSiU)对PLA通过熔融共混进行增韧改性,考察了TPSiU含量对PLA/TPSiU共混物微观结构、热性能及力学性能等的影响。研究结果表明,TPSiU的加入,使PLA由脆性材料转变为韧性材料,共混物的拉伸强度、弹性模量,冲击强度均随TPSiU含量的增加呈先增大后减小的趋势,当TPSiU的质量分数为20%时,PLA/TPSiU共混物的断裂伸长率提高约8倍。PLA/TPSiU共混物中两相呈海-岛结构,相容性欠佳,而且随着TPSiU含量的增加,"岛"相尺寸逐渐增大。另外,TPSiU的加入对PLA的热性能稍有影响,当TPSiU质量分数为10%时,共混体系的耐热性与纯PLA相当。     

扩链剂ADR对PLA/Nano-ZnO/CCA纳米复合抗菌材料的影响

将环氧系扩链剂ADR添加到聚乳酸(PLA)/Nano-ZnO/叶绿素铜酸(CCA)纳米复合抗菌材料中,研究了ADR添加量对复合材料抗菌性能和力学性能的影响。结果表明,在ADR质量分数为0%~1.0%范围内,随ADR含量的增多,复合材料对大肠杆菌的抗菌性能略有减弱,其缺口冲击强度有较大幅度的增加,弯曲强度、拉伸强度略有增加,断裂伸长率先增大后减小,ADR质量分数小于1.0%时仍属强抗菌材料。当ADR质量分数为1.0%时复合材料的综合性能较好,其抗菌率为99.4%,拉伸强度、断裂伸长率、缺口冲击强度、弯曲强度分别比PLA/Nano-ZnO/CCA复合材料提高了4.6%,11.6倍、71.4%,4.8%。     

竹纤维质量分数对PCL/PLA/竹纤维复合材料性能的影响

将竹纤维(BF)与聚己内酯(PCL)、聚乳酸(PLA)熔融共混,通过模压工艺制备了PCL/PLA/BF增强复合材料。研究了BF质量分数对该复合材料力学性能、热稳定性以及熔融结晶行为的影响。结果表明:随着BF质量分数的增加,PCL/PLA/BF复合材料的冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率均先增大后减小,并均在BF质量分数为40%时达到最大值,分别为11.26 k J/m2、12.68 MPa和5.2%;BF质量分数对PCL/PLA/BF复合材料的热稳定性无明显影响;BF的加入使得复合材料中PCL、PLA共混物的玻璃化转变温度降低,但不同BF质量分数的复合材料玻璃化转变温度变化不大;BF的加入使得复合材料结晶温度小幅提升,但结晶峰强度随着BF质量分数的增加而逐渐减弱。     

不同熔体强度对聚乳酸微发泡行为的影响

合适的熔体强度是取得良好发泡效果的关键。通过对熔体强度的聚乳酸(PLA)进行微发泡注射实验,对其发泡密度、泡孔尺寸及分布情况及常规力学性能进行了测试和表征。实验结果表明:不同的熔体强度会对聚乳酸的发泡行为产生不同的影响,熔融指数在11.2 g/10min时,得到PLA发泡制品最低密度值为0.0928 g/cm~3,平均泡孔直径为38.5μm,泡孔密度为2.08×106个/cm~2;随着熔体强度的降低,PLA发泡制品的平均泡孔直径先增大后减小,泡孔密度先减小后增大,PLA发泡制品的发泡密度值和常规力学性能呈现先减小后增大的变化趋势。对熔融指数为11.2 g/10min的PLA进行微发泡后具有良好的泡孔结构和综合力学性能。     

PLA/橡实淀粉/二聚脂肪酸聚酰胺复合材料研究

采用熔融挤出法制备了聚乳酸(PLA)/橡实淀粉(AS)/二聚脂肪酸聚酰胺(DAPA)三元复合材料。在保持PLA与AS质量比不变的情况下(60/40),研究了DAPA含量对复合材料的力学性能、疏水性能、热性能和熔体流动速率(MFR)的影响。研究表明,随DAPA添加量的增加,复合材料的疏水性和MFR逐渐提高,而复合材料的拉伸、弯曲强度呈先增大后减小的趋势,且当DAPA质量分数为2%时,复合材料具有最优的力学性能;DAPA的加入增强了PLA与AS的界面相容性,但在一定程度上降低了复合材料的玻璃化转变温度和初始热稳定性。     

聚乳酸长丝与棉的Sirofil纺纱工艺及拉伸性能

为了开发可生物降解的聚乳酸(PLA)纤维的纱线产品,将PLA长丝与棉纤维通过Sirofil纺纱技术进行混纺。研究了PLA长丝-棉复合纱线的Sirofil纺纱工艺参数,如混纺质量比、长丝-须条间距、捻度等对纱线拉伸性能的影响关系,得出最优的纺纱工艺为:PLA长丝与棉的混纺质量比为60/40,长丝-须条间距为8 mm,捻度为700 T/m,最终制备出性能优越的PLA长丝-棉复合纱线。     

Tensile and elastic behavior of tencel continuous filaments

Tencel is a regenerated cellulose fiber produced using an environmentally‐responsible dry‐jet wet‐spinning process, which contributes to its excellent mechanical properties. In this study, the tensile properties of Tencel continuous filaments are characterized and the effect of twist on mechanical properties, including breaking load and extension, are considered. Peak strength was obtained in Tencel filaments of 140 t m^?1. The elastic behavior of Tencel monofilament was observed by assessing the recovery from strain‐induced energy and the elastic recovery was found to be low. Along with time dependency, Tencel has the ability to stabilize its deformed state by forming new crosslinks, and this influences the elastic behavior. In simple extension cycles, the same low elasticity was observed. Cumulative extension cycles were also performed to characterize the behavior of filaments subjected to repeated strain and to determine the resultant hysteresis effects. Permanent elongation was observed at 2% imposed strain, which suggests that the filament has low extensibility. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 99: 1496–1503, 2006     

ABS/SPVC共混体系的相态结构与力学性能

研究了丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)／软聚氯乙烯(SPVC)共混体系的相态结构和力学性能。结果表明,随着体系中ABS含量的增加,其断裂伸长率上升,拉伸强度和弹性模量下降;当ω(ABS)为70％时,缺口冲击强度出现了最大值(90kJ／m^2),此时,ABS／SPVC共混体系的相态呈现网状结构。     

聚乳酸共混膜的制备与表征

以聚乳酸(PLA)为膜基材、动物油或植物油为添加剂、二氯甲烷为溶剂,通过流延法制备聚乳酸共混膜。考察添加剂种类、添加剂与PLA的质量比对膜的表面结构与相关性能的影响。结果表明:制备的聚乳酸共混膜具有"海岛"结构;随着添加剂与PLA质量比值的增大,共混膜的"岛径"、接触角、弹性模量、渗析系数和铵根离子的累积渗透量均呈现有规律性的变化,具有良好的可调节性,在包膜缓控释肥料领域具有发展潜力。     

混纺比对Outlast/黏胶纤维混纺纱性能的影响

以Outlast空调纤维与黏胶纤维为原料,设计了9种不同混纺比的Outlast空调纤维/黏胶纤维混纺纱,研究了混纺比对混纺纱线的调温性能、条干、强伸性能以及毛羽分布的影响。对比分析得出:混纺质量比为45/55的Outlast空调纤维/黏胶纤维混纺纱线的调温效果、条干、强伸性能和毛羽情况均较好,条干不匀率最小,为20.15%,断裂强度最大,为12.29 cN/tex,为最优产品。     

挤出-注塑制备黄麻增强PLA复合材料及其性能

通过挤出共混、造粒、注射成型的方式制备了黄麻纤维填充聚乳酸(PLA)复合材料,研究了复合材料的力学性能以及黄麻与PLA之间的微观界面形貌。结果表明:黄麻的加入,并没有很好地改善黄麻/PLA复合材料的拉伸强度和弯曲强度;碱处理后的黄麻与PLA之间的界面性能有所改善;碱处理黄麻的加入,改善了黄麻/PLA复合材料的断裂伸长率与冲击韧性。     

聚丙烯/聚乳酸共混体系的结构和性能

以聚丙烯(PP)树脂与降解材料聚乳酸(PLA)的共混体系为主要研究对象,探索PLA用量对PP结构、力学性能和流动性的影响。SEM结构分析表明:适量的PLA,会使PP表现出明显的韧性断裂现象。力学性能和流动性研究结果表明:PLA含量对PP的力学性能有较大影响。当PLA含量为10份时,PP/PLA共混体系的冲击强度是PP的1.3倍,但PP的拉伸强度和弹性模量有所下降。剪切速率一定时,PP/PLA共混体系的表观粘度随测试温度的提高而降低。     

双增PLA/PBAT/TiO2复合材料的制备及性能研究

以机械共混的方法制备聚乳酸(PLA)/聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)/Ti O2复合材料,对复合材料的热性能、力学性能和晶体结构进行研究与分析。研究发现:PBAT与Ti O2的加入能增韧增强PLA/PBAT/Ti O2复合材料,并能提高复合材料的热稳定性;随着PBAT含量的增加,PLA/PBAT/Ti O2复合材料的断裂伸长率先增后减,拉伸强度先不变后急剧下降,当PBAT含量为40%时样品的断裂伸长率达到极大值,PBAT含量为50%时样品的拉伸强度急剧下降;在熔融过程中,PLA/PBAT/Ti O2复合材料存在玻璃化转变、冷结晶行为和双重熔融转变;且复合材料存在PLA的两种晶型结构-α和β晶型。     

Preparation and characterization of nylon610/functionalized multiwalled carbon nanotubes composites

Nylon610 nanocomposites containing functionalized multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) were prepared using wet melt blending method, which is a novel preparation technique. In comparison with the pure nylon610, the elastic modulus, tensile strength, bending modulus, and bending strength of the composites increase significantly with the increase of MWCNTs content, and the mechanical properties of the composites are also improved significantly by adding a small amount of MWCNTs (0.1 wt %). The crystallization peak of the composites shifts to higher temperature with the addition of MWCNTs, and among the two melting peaks, the intensity of melting peak at low temperature decreases with increasing MWCNTs content. The composites are more stable than pure PA610 and decompose at higher temperature, suggesting that the accession of MWCNTs can improve the composites' thermal stability. The storage modulus of the composites decreases with the temperature increasing, but under lower temperature it increases significantly with the addition of MWCNTs–COOH except for PANT‐0.1 sample. Transmission electron microscope (TEM) images of composites exhibit that the wet melt blending technique can avoid the excess agglomeration of MWCNTs under vacuum dryness, which benefits MWCNTs to disperse uniformly in matrix. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2009     

聚丙烯/木粉复合材料的制备及其力学性能的研究

以聚丙烯为基体,木粉为填料,采用机械共混、二次挤出共混和注塑成型方法制备不同木粉含量的PP/木粉复合材料,并且测定了PP/木粉复合材料的力学性能。实验结果表明:随着木粉用量的增加,复合材料拉伸强度逐渐增大;木粉用量为60%时,复合材料拉伸强度达到最大值36.04 MPa;木粉用量为80%时,复合材料拉伸强度降低到34.60 MPa。木粉的含量由20%增加到80%,复合材料弹性模量由579.12 MPa增加到869.80MPa,断裂伸长率从18.92%降低到7.39%,冲击强度由9.33 kJ/m2降低到7.76 kJ/m2。这是因为PP/木粉复合材料体系中随着木粉含量的增加,木粉起到了应力集中的作用,使材料变脆,冲击强度降低。