汉麻纤维表面改性对其增强聚丙烯复合材料性能及挥发性有机化合物释放影响

通过非织造-热压工艺制备了汉麻纤维增强聚丙烯（HF/PP）复合材料。采用热重-质谱联用仪（TG-MS）研究了HF/PP复合材料的挥发性有机化合物（Volatile organic compounds,VOC）释放来源及汉麻经聚乙烯醇（PVA）改性和尿素改性对HF/PP复合材料VOC释放的影响,同时研究了两种改性方法对HF/PP复合材料热学性能和力学性能的影响。结果表明：HF/PP复合材料中的VOC主要来源于汉麻纤维,改性后的HF/PP复合材料力学性能相比未处理的均有不同程度的提升,尿素改性后,HF/PP复合材料的拉伸强度和弯曲强度达到最大值,较未处理时分别提升了19.32%和15.04%。PVA改性后,HF/PP复合材料的拉伸模量、弯曲模量和剪切强度达到最大值,相比未改性时分别提升了17.72%、15.94%和24.72%。改性后HF/PP复合材料热稳定性能和VOC释放相较未处理时均得到了优化：PVA改性后HF/PP复合材料热稳定性最优,三个阶段总活化能较未处理时提高了121.99%,达到了392.56 kJ·mol^-1,并且HF/PP复合材料热稳定性与界面性能密切相关;尿素及PVA改性后HF/PP复合材料的总VOC（TVOC）释放量相较未处理时均降低。     

玻纤增强高流动改性聚丙烯的结构与性能

以马来酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺改性聚丙烯(PP),研究添加剂对熔体流动速率、热变形温度和力学性能的影响;以玻璃纤维增强改性PP,考察其增强效果。用DSC和XRD分析改性PP的相结构,用SEM观察复合材料的断面形貌。邻苯二甲酰亚胺以微晶形式存在于PP中,熔融的邻苯二甲酰亚胺显著提高PP熔体的流动性,而其结晶改善PP材料的热变形温度和力学性能。用30%玻纤增强高流动改性PP,制得弯曲模量5.6GPa、弯曲强度100MPa和冲击强度68J/m的增强复合材料。     

固相接枝PP对PP/GF复合材料力学性能的影响

采用固相接枝的方法对聚丙烯（PP）进行表面改性,提高了其表面极性,增强其与玻纤（GF）之间的界面结合从而改善其与玻纤增强复合材料的力学性能。重点研究了偶联剂的种类、引发剂引发的固相接枝PP及其添加量对玻纤布增强PP复合材料片材的弯曲强度、弯曲模量和层间剪切强度的影响。结果表明,随着接枝PP添加量的增加,层间剪切强度增大,弯曲强度和模量可达到某一最高值。     

超分散剂对剑麻纤维/长玻纤/聚丙烯复合材料性能的影响

以自制超支化分散剂(HBD)为改性剂,制备剑麻纤维(SF)/长玻纤(LGF)/聚丙烯(PP)复合材料,探讨超分散剂对SF/LGF/PP复合材料的力学性能、热性能、结晶性能的影响。采用扫描电镜(SEM)观察SF/LGF/PP复合材料的冲击断面形貌,分析纤维与聚丙烯树脂的界面相容性。实验结果表明,经HBD改性后的SF/LGF/PP复合材料的冲击强度、弯曲强度分别比未经分散剂改性的复合材料提高了35.2%和6%,复合材料的热稳定性、聚丙烯相的结晶速率和结晶度有所提高,HBD的加入使得复合材料的储能模量提高,损耗系数降低。     

碳纳米管/碳纤维/环氧树脂复合材料研究

制备了碳纳米管(CNTs)/碳纤维(CF)/环氧树脂(EP)三元复合材料。研究了CNTs含量对复合材料层间剪切强度、弯曲强度和弯曲模量的影响,并采用场发射扫描电镜分析了CNTs在基体树脂中的分散情况。结果表明:复合材料性能的变化源自于CNTs在基体树脂中的分散状态。当CNTs含量为0.2%(wt,下同)时,复合材料剪切强度和弯曲强度达到最大值,分别为99.2MPa和1811.4MPa,但其弯曲模量下降了8.7GPa。当CNTs添加量达到1%时,其弯曲模量达到135.9GPa,较未加入CNTs时提高了11.1%,层间剪切强度和弯曲强度分别降低了5.5MPa和359.5MPa。     

亚临界流体挤出制备木粉/聚丙烯复合材料

提出了一种通过亚临界流体辅助反应挤出制备木粉/聚丙烯(PP)复合材料的新型制备方法,其关键是在挤出过程中引入流体(乙醇和正丙醇),并使流体处于亚临界状态。同时,对木粉/PP复合材料进行了力学性能测试、FTIR和SEM观察。结果表明:在亚临界流体辅助反应挤出中,木粉发生了溶胀、液化等,有利于马来酸酐接枝聚丙烯渗入到木粉内部,其中酸酐基团与木粉中含有的大量羟基发生酯化反应增强,从而提高了木粉/PP复合材料的界面结合。在亚临界乙醇(190℃,(2.4±0.1)MPa,120r/min)作用下制备的木粉/PP复合材料的力学性能(拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和无缺口冲击强度)与无流体时制备的木粉/PP复合材料相比,其性能得到了一定的提高,它们分别达到了23.5 MPa、52.5 MPa、4.8GPa和5.9kJ·m~(-2)。     

单向竹原纤维表面改性对其增强不饱和聚酯树脂复合材料性能的影响

采用碱处理、碱-偶联剂联合处理对竹原纤维进行表面改性,通过缝合-模压工艺制备了单向连续竹原纤维/不饱和聚酯树脂(BF/UP)复合材料。研究了不同表面改性方法对BF/UP复合材料静态、动态力学性能、吸水性能等的影响,并用SEM、红外光谱等技术研究了改性处理后纤维的表面及复合材料界面结合情况。结果表明:经过不同表面处理后BF/UP复合材料的性能均有所改善。当采用5wt%碱-3wt%偶联剂联合处理时,BF/UP复合材料综合性能最优,其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、剪切强度较未处理的分别提高了34.29%、15.95%、11.26%、29.39%;复合材料存储模量(33℃)较未处理的提高了63.80%,损耗因子有所降低;BF/UP复合材料24h、720h吸水率较未处理的分别减小了55.35%、27.32%。SEM和红外光谱结果表明,改性处理后竹原纤维表面杂质减少,附着了一层偶联剂膜,BF/UP复合材料中纤维与树脂之间的界面结合更好。     

原位聚合法制备连续玻璃纤维增强PCBT复合材料及其性能

采用环状对苯二甲酸丁二醇酯(CBT)原位聚合制备了连续玻璃纤维(GF)增强聚环状对苯二甲酸丁二醇酯(PCBT)复合材料。考察了聚合反应中催化剂用量对PCBT结晶度以及GF/PCBT复合材料力学性能的影响。当催化剂用量为0.5%(质量分数)时, PCBT的结晶度为53%, GF/PCBT的力学性能达到最佳, 拉伸强度为522 MPa, 拉伸模量为27 GPa, 弯曲强度为481 MPa, 弯曲模量为24.8 GPa, 层间剪切强度(ILSS)为43 MPa。SEM观察表明, 发现催化剂用量为0.5%时, 树脂与纤维的结合性较好。进一步研究了淬火和退火后处理对复合材料力学性能的影响。发现复合材料退火处理后具有较好的力学性能, 其中拉伸强度为545 MPa, 弯曲强度为495 MPa。     

煤矸石电厂灰渣改性填充聚丙烯复合材料的性能

采用不同的改性剂对煤矸石电厂灰渣进行表面改性,将改性后灰渣与聚丙烯(PP)混合均匀,通过挤出注塑得到灰渣-聚丙烯复合材料,并测试其力学性能;利用SEM、FT-IR、DSC等分析方法,研究改性灰渣对复合材料力学性能与结晶行为的影响规律。结果表明,采用硅烷偶联剂SCA1113和SCA503组成的复合偶联剂体系对灰渣改性效果最好,改性后灰渣-PP复合材料较改性前的拉伸强度由25.70 MPa增加至29.58 MPa,弯曲强度由33.60 MPa增加至35.99 MPa,冲击强度由3.04 kJ·m~(-2)增加至3.85 kJ·m~(-2);改性后的灰渣在聚丙烯中起到异相成核的作用,使聚丙烯的结晶温度提高,结晶速率增大,微晶尺寸分布变窄。     

高性能碳纤维/环氧树脂复合材料板的制备及其性能表征研究

采用拉挤成型工艺制备了结构均一有序、外貌光亮顺滑的高性能碳纤维/环氧树脂复合材料板,并对其进行了力学性能测试。研究结果表明:高性能碳纤维/环氧树脂复合材料板,在0°条件下,拉伸强度1889MPa,拉伸模量141GPa,压缩强度1212MPa,压缩模量130GPa,弯曲强度1107MPa,弯曲模量136GPa;在90°条件下,弯曲强度86MPa;层间剪切强度61.834MPa,具有较好的力学性能。     

聚丙烯/改性煤系高岭土复合材料的制备与性能

煤系高岭土经过硅烷偶联剂表面改性后,与聚丙烯(PP)树脂熔融共混制备出聚丙烯/改性煤系高岭土复合材料。通过X射线衍射、红外光谱、力学性能和扫描电镜分析,研究了改性煤系高岭土的填充量对复合材料力学性能的影响。结果表明,利用硅烷偶联剂可以实现煤系高岭土的表面改性。改性煤系高岭土填充量为3%时,复合材料具有最佳的冲击韧性。填充量为5%时,复合材料的断裂伸长率达到最大值。随着改性煤系高岭土填充量的增加,复合材料的弯曲强度和弯曲模量逐渐增大,填充量为10%时,二者比纯PP分别提高14.5%和27.5%。     

洋麻纤维-棉纤维混纺织物/环氧树脂复合材料力学及吸湿性能

采用碱氧一浴法对洋麻纤维(KF)进行精细化处理,并制备了不同混纺质量比的精细化处理KF-棉纤维(KF-CF)混纺织物及KF-CF/环氧树脂(EP)复合材料。通过纤维强度、细度测试和FTIR、TG、SEM研究了精细化处理对KF性能的影响,通过对KF-CF/EP复合材料力学性能分析得到最佳混纺质量比,探究了最佳混纺质量比KF-CF/EP复合材料在湿热及化学环境下的吸湿性能。结果表明:精细化处理后的KF直径降低了30.66%,拉伸模量提高了31.24%,柔软度提高了13.20%,热稳定性得到提高;当KF与CF混纺质量比为40∶60时,KF-CF/EP复合材料力学性能最优,拉伸强度为101.90 MPa,弯曲强度为189.64 MPa;在湿热环境下,时间越长,温度越高,KF-CF/EP复合材料的吸水率越高,碱性环境会导致KF-CF/EP复合材料吸水率提高。      

Biocomposites from Musa textilis and polypropylene: Evaluation of flexural properties and impact strength

Abaca (Musa textilis)-reinforced polypropylene composites have been prepared and their flexural mechanical properties studied. Due to their characteristic properties, M. textilis has a great economic importance and its fibers are used for specialty papers. Due to its high price and despite possessing very distinctive mechanical properties, to date abaca fibers had not been tested in fiber-reinforced composites. Analysis of materials prepared showed that, in spite of reduced interface adhesion, flexural properties of the PP composites increased linearly with fiber content up to 50 wt.%. Addition of a maleated polypropylene coupling agent still enhanced the stress transfer from the matrix to the reinforcement fiber. As a result, composites with improved flexural properties were obtained. The mechanical properties of matrix and reinforcing fiber were evaluated and used for modelling both the flexural strength and modulus of its composites. In addition, the impact strength of materials was evaluated. Comparison with mechanical properties of composites reinforced with fiberglass points out the potentiality of abaca-reinforced polypropylene composites as suitable substitutes in applications with low impact strength demands.     

苎麻织物表面改性对其增强热固性聚乳酸复合材料力学及阻燃性能的影响

采用碱处理、硅烷偶联剂处理、碱+硅烷偶联剂复合处理、碱+阻燃剂+硅烷偶联剂复合处理对苎麻织物进行表面改性,采用模压工艺制备了苎麻织物增强热固性聚乳酸(PLA)复合材料。研究了4种表面改性方法对苎麻织物/PLA复合材料弯曲性能的影响,采用SEM研究了苎麻纤维与PLA基体之间的界面结合状况。结果表明:经过4种表面改性处理后苎麻织物/PLA复合材料的弯曲性能均有所提高,其中碱+硅烷偶联剂复合处理后提高幅度最大,苎麻织物/PLA复合材料的弯曲强度、模量分别提高了59.5%、51.9%。碱+阻燃剂+硅烷偶联剂复合处理后苎麻织物/PLA复合材料的弯曲强度、模量较未处理时分别提高了38.0%、66.8%;且苎麻织物/PLA复合材料60s点火时间的损毁长度为8.25cm,达到了美国DOT/FAA/AR-00/12要求的标准。SEM结果表明:改性处理后苎麻织物/PLA复合材料中纤维与树脂之间的界面结合更好。     

GF对SPTW/PP电商包装复合材料力学性能的影响

目的研究玻璃纤维(GF)对聚丙烯(PP)/六钛酸钾晶须(SPTW)复合材料力学性能的影响。方法首先选用硅烷偶联剂KH550对六钛酸钾晶须进行改性,采用聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)作为相容剂,通过在PP/SPTW复合材料中引入不同质量分数的玻璃纤维(GF),利用熔融共混法制得一系列PP/SPTW/GF复合材料。采用SEM观察冲击断面结构和XRD观察复合材料晶型结构,并比较引入不同质量分数的GF后PP/SPTW复合材料力学性能的变化。结果当复合材料中GF质量分数为5%时,复合材料的弯曲强度、拉伸强度和冲击强度达到最佳,分别提升了18.38%,16.31%,20.24%;当复合材料中GF质量分数大于5%时,复材料的力学性能开始下降。结论在复合材料中引入GF后,能够明显改善复合材料的力学性能,且随着GF质量分数的逐渐增加,复合材料的力学性能整体呈现出先上升后下降的趋势。     

PP/POE/高岭土三元复合材料的力学及热性能

研究了高岭土和乙烯-辛烯共聚物弹性体(POE)填充聚丙烯(PP)制备的PP/POE/高岭土三元复合材料的力学和热力学性能。结果表明,POE和高岭土不能提高PP的拉伸强度,但高岭土可以显著提高PP/POE的杨氏模量。POE降低了PP的弯曲强度和弯曲模量,但PP/POE/高岭土三元复合材料的弯曲强度和弯曲模量显著高于PP/POE和PP。POE和高岭土可以显著提高PP的冲击强度,当高岭土和POE的填充份数分别为10份和5份时,PP/POE/高岭土复合材料的冲击强度最大。高岭土的添加可以提高PP的结晶温度,加快PP的结晶速率,促进PP的异相成核。合适含量的高岭土可以提高PP的熔融温度,改善PP的耐热性能。     

混杂纤维增强水泥基复合材料的力学性能

研究了化学改性聚丙烯（PP）纤维以及掺加聚丙烯纤维和芳纶纤维混杂比例和混杂效应对水泥基复合材料力学性能的影响,并构建了纤维增强水泥砂浆界面层的物理模型,描述了纤维对水泥砂浆的增强机制。实验表明,聚丙烯纤维经改性后使水泥砂浆前期抗折强度明显提高,聚丙烯纤维和芳纶纤维的混杂使水泥砂浆的后期抗折强度显著提高。改性聚丙烯纤维掺加体积分数为0.56%,芳纶纤维的体积分数为0.24%时,混杂纤维增强水泥砂浆试样较空白试样,3天、28天抗折强度分别提高了18.48%、31.17%,3天、28天抗压强度分别提高了7.16%、5.19%。     

碱处理对竹纤维及竹纤维增强聚丙烯复合材料性能的影响

为探究竹纤维表面能对纤维与树脂的粘附功及复合材料界面的影响,采用碱处理对竹纤维进行表面改性,通过模压工艺制备了竹纤维增强聚丙烯(PP)复合材料。研究了碱处理对竹纤维性能、竹纤维与PP间的粘附功及对竹纤维/PP复合材料力学性能的影响,采用SEM研究了不同浓度碱处理后竹纤维表面形貌的变化。结果表明:随着碱浓度的增加,竹纤维断裂强度呈现一定波动,当碱浓度为1wt%时竹纤维断裂强度达到最大值;竹纤维与PP的粘附功与竹纤维极性比密切相关,竹纤维极性比越小,粘附功越大;随着碱浓度增大,竹纤维与PP间粘附功与竹纤维/PP复合材料剪切性能呈现相同的趋势,并且都在碱浓度为20wt%时达到最大值,此时竹纤维与PP的粘附功较未处理时提高了67.18%;竹纤维/PP复合材料剪切性能较未处理时提高了23.29%;复合材料弯曲强度在碱浓度为5wt%时达到最大值,相比未处理时提高了23.13%。