蔗渣纤维对水泥基复合材料性能的影响

为缓解废弃蔗渣带来的环境压力,甘蔗渣纤维作为增强材料被应用于水泥基复合材料。本研究分析了0.5%NaOH溶液、4%NaOH溶液和角质化三种预处理方法对蔗渣纤维质量损失和吸水性能的影响,以及1%、2%、3%、4%的蔗渣纤维掺入量对复合材料干密度、吸水性能和力学性能的影响。结果表明：4%NaOH处理后的蔗渣纤维质量损失率最大,吸水率最低;蔗渣纤维的掺入降低了复合材料的干密度,增大了复合材料的吸水率,而复合材料的力学强度随着蔗渣纤维掺量的提高先增加后减小;经碱处理后,蔗渣纤维的增强效果得到进一步提高,改善了纤维与基体的界面结构,水泥基复合材料的物理力学性能均得到提高。     

改性椰纤维增强聚乳酸复合材料力学性能

目的添加适量椰纤维(CF)改善聚乳酸(PLA)的力学性能,以适应产品的包装。方法采用熔融共混法制备不同CF含量的CF/PLA复合材料。通过力学性能测试、扫描电子显微镜观察和动态热力学性能测试,探讨添加不同含量的碱洗CF对复合材料力学性能的影响。结果与纯PLA相比,复合材料的拉伸强度降低,冲击强度增大,储能模量增大,玻璃化转变温度降低。当碱洗CF质量分数为3%时,复合材料的冲击强度比纯PLA增加了24%。结论添加CF有利于提高复合材料的力学性能,碱液浸泡更有利于改善CF和PLA基体的界面相容性。     

剑麻表面处理对SF/PP木塑复合材料力学性能的影响

采用机械共混及模压成型工艺将剑麻纤维(SF)和聚丙烯(PP)共混制备SF/PP木塑复合材料,研究了不同SF处理方法及SF含量对复合材料力争}生能和微观结构的影响.实验结果表明,SF的处理方法和SF用量对复合材料界面的影响很大,经碱处理和分散剂处理的SF可改善木塑材料的界面相容性,提高材料的力学性能,其中经自制分散剂处理的SF制得的复合材料的冲击强度最大,随SF含量的增加先增后减,在SF含量为20%(质量分数)时达到22.09kJ/m2.     

表面处理对碳纤维增强聚乳酸材料界面性能的影响

制备了碳纤维增强聚乳酸（C／PLA）骨折内固定材料，对碳纤维进行了浓硝酸表面处理。测量了C／PLA复合材料的力学性能，并通过XPS分析了表面处理前后碳纤维表面官能团的变化。结果表明，在复合材料界面区发生了某种酯化反应，这是其界面粘结性能得到改善的根本原因。     

纤维涂层对复合材料力学性能的影响

对于ＳｉＣ纤维／ＭＡＳ微晶玻璃复合系统，发现在烧结温度下，纤维和基体之间有较严重的化学反应发生，界面结合强，力学性能较差．通过对ＮｉｃａｌｏｎＳｉＣ纤维加涂层，发现Ｎｂ２Ｏ５和ｃ涂层对复合材料的界面结合改善不大，而ＬＣＡＳ晶玻璃涂层能使纤维和基体间的界面结合明显减弱，力学性能大幅度提高，室温抗折强度和断裂韧性分别达３２７ＭＰａ和１３．９ＭＰａ·ｍ１／２．     

表面处理玄武岩纤维增强水泥基复合材料力学性能

为提高玄武岩纤维(BF)与水泥基体的界面结合力和桥接作用,分别采用HCl溶液(0~2.0mol/L)和NaOH溶液(0~2.0mol/L)对BF表面进行刻蚀糙化处理,研究纤维表面处理对BF增强水泥基复合材料的力学性能影响规律。结果表明:随着HCl溶液浓度增加,BF/水泥复合材料抗折强度与弯曲强度均先增加后降低,挠度呈现缓慢增加趋势,而抗压强度变化幅度较小;当HCl溶液浓度为1mol/L时,BF/水泥复合材料的强度与韧性最佳;碱处理BF后,BF/水泥复合材料的力学性能随NaOH浓度增加而显著降低,且复合材料韧性无明显改善;BF经HCl溶液腐蚀后的质量保留率变化规律与NaOH溶液腐蚀后的变化规律接近,而经HCl溶液腐蚀后BF强度保留率大于NaOH溶液腐蚀后的BF强度保留率。     

羟基磷灰石(HA)表面改性对HA/聚乳酸复合材料力学性能的影响

采用三种高分子有机物聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)和聚丙烯酸(PAA)对羟基磷灰石(HA)颗粒表面进行改性处理,以便改善两相在复合时的界面结合强度,从而获得力学性能优良的复合材料.首先,将三种高分子聚合物分别溶于含HA颗粒的水溶液中,均匀分散后经喷雾干燥获得改性的粉体;然后,利用流延法获得HA/PLLA复合材料薄膜.研究了3种高分子表面改性HA颗粒后复合材料的力学性能,以及自然断面的界面结合情况.结果表明HA表面经PEG改性后,HA与PLLA间的界面结合状态优良,HA/PEG/PLLA的断裂强度较未经表面改性处理的HA颗粒与PLLA的复合材料的断裂强度提高了31%.     

碳纤维表面处理对C/PLA复合材料界面粘结强度的影响(Ⅱ)

对硝酸表面处理前后碳纤维增强聚乳酸（Ｃ／ＰＬＡ）复合材料的界面状态进行了研究。重点研究了碳纤维的硝酸表面处理对Ｃ／ＰＬＡ复合材料界面粘结强度的影响以及粘结机理。研究表明,硝酸表面处理可使复合材料的界面粘结强度大幅度增加,复合材料的冲击强度、弯曲强度、弯曲模量和剪切强度亦有不同程度的提高。ＸＰＳ研究发现,央纤维与ＰＬＡ基体间有化学反应发生。界面化学反应程度的增加是复合材料界面粘结强度提高的主要原因;此外,碳纤维表面粗糙度的增加也对界面粘结强度的提高有一定的贡献。     

表面处理剂对滑石粉改性聚乳酸的影响

通过改变聚乳酸(PLA)基体中滑石粉(talc)的添加量,探索滑石粉的最佳含量。在最佳含量的基础上分别用钛酸酯、硅烷偶联剂KH550和十八胺对滑石粉进行改性,研究不同表面处理剂对滑石粉/聚乳酸复合材料性能的影响。通过力学性能、差热分析(DTA)、动态再结晶和扫描电镜(SEM)等一系列测试手段对复合材料性能进行表征分析。结果表明:滑石粉含量在1%(质量分数)时,复合材料的拉伸强度达到最大值,为62.5MPa;滑石粉经硅烷偶联剂KH550改性后,复合材料的拉伸强度可进一步提高至72.1MPa。表面处理后,滑石粉/聚乳酸复合材料的结晶速率相比较处理前进一步得到提高。     

自然纤维表面处理对自然纤维复合材料性能的影响

通过实验研究了以稻草为主要原料的自然纤维复合缓冲材料制作过程中,自然纤维表面处理对复合材料性能的影响.研究结果表明:将稻草纤维在温度为40～50℃,浓度为4%～6%的NaOH溶液中进行表面处理,制备的纤维复合材料具有最佳的力学性能.     

竹纤维/聚乳酸可降解复合材料相容界面构建进展

竹纤维/聚乳酸可降解复合材料是一种性能优越、可完全生物降解的绿色生态环保材料。在针对亲水竹纤维与疏水聚乳酸界面不相容而导致竹纤维/聚乳酸复合材料性能劣化的问题,研究者通常采用三种策略来提高其界面相容性:竹纤维改性、聚乳酸树脂改性和增容剂改性。在现有研究基础上,未来可以通过引进纳米纤维改性粒子改善复合体系的界面相容性,完善两相界面基础理论,促进更深入的界面作用及其机理研究,以推动竹纤维/聚乳酸可降解复合材料的发展。     

纳米SiO_2驻极体/聚乳酸复合熔喷非织造材料的制备及性能

采用纳米SiO_2为驻极体,经过表面改性与聚乳酸(PLA)复合,利用双螺杆挤出机制备了纳米SiO_2/PLA复合熔喷切片,并通过工业级熔喷生产线试制了纳米SiO_2/PLA复合熔喷非织造材料。利用FTIR分析了纳米SiO_2的表面改性效果,利用DSC分析了纳米SiO_2/PLA复合熔喷切片在熔喷快速冷却条件下的结晶性能,利用滤料综合性能测试台和SEM研究了纳米SiO_2/PLA复合熔喷非织造材料的过滤性能及微观形貌,最后采用质量损失法评估了纳米SiO_2/PLA复合熔喷非织造材料的降解性能。研究结果表明:经表面改性处理,纳米SiO_2表面附上了有机活性基团;在100℃/min的冷却条件下纯PLA的结晶分数较低,纳米SiO_2驻极体的加入有助于PLA的结晶;少量纳米SiO_2驻极体的添加可显著提高PLA复合熔喷非织造材料的过滤效率,其中质量分数0.75%的纳米SiO_2添加量可使过滤效率达到99.69%,接近商用高效空气过滤器(HEPA)级聚丙烯(PP)过滤效率;在中性水解环境下,纳米SiO_2/PLA复合熔喷非织造材料具备可降解性能,经8个月质量降解至79.57%。     

Effect of interphase properties on fracture behavior of TCP/PLA composites

In the present study, the effects of interphase on the mechanical properties of β-tricalcium phosphate (β-TCP) particle-dispersed bioabsorbable poly(lactic acid) (PLA) composites were investigated. In order to improve interfacial strength between PLA and β-TCP, the surface of β-TCP was modified with L-lactic acid (LLA) monomer. The weight ratios of LLA to β-TCP are selected as 1.5, 3, 4.5, 6, 7.5%. Tensile strength decreased with the incorporation of β-TCP to PLA, whereas the tensile strength of composites was improved in the case of modification with the weight ratio of 3%. From acoustic emission measurements, initial interfacial debonding was also suppressed up to 3%. From finite elemental analysis, elastic modulus of interphase is about 30–70% of that of PLA and elastic modulus of the composites do not depend on interphase thickness. From the stress distributions at initial debonding onset, it is clarified that interfacial debonding is caused by shear stress between particle and interphase and interfacial shear strength seems to be about 20 MPa.     

Compatibilization of PLA/starch composite with electron beam irradiation in the presence of a reactive compatibilizer

The aim of this study is to improve the compatibility of poly (lactic acid) (PLA)/starch composite by electron beam irradiation in the presence of glycidyl methacrylate (GMA) as a reactive compatibilizer. Compatibilization process has been done by melt mixing the PLA/starch and GMA with a twin screw extruder and exposing the PLA/starch/GMA mixture to electron beam at room temperature. The exposure process was carried out to induce definite interfacial adhesion at the interface between PLA and starch through electron beam-initiated graft copolymerization by the medium of the GMA. To testify the effect of this compatibilization strategy, rheological, mechanical, and morphological properties of the composite were analyzed. The scanning electron micrographs of the cryofracture and tensile fracture surfaces of the composites revealed that the interfacial adhesion between PLA and starch was greatly improved by this strategy. Fourier transform infrared study confirmed the grafting reaction between PLA and starch. The reaction schemes were proposed to understand the reaction mechanisms at the interface.     

Effect of plasma treatment on mechanical properties of jute fiber/poly (lactic acid) biodegradable composites

Surface treatment of natural fibers is one of the important methods to improve the mechanical properties of the composite material. In this paper, plasma treatment (PT) for various exposure timings (30, 60, 90, and 120?s) was performed to study the mechanical properties of jute fiber and its composites using poly (lactic acid) (PLA) as the matrix. The results were compared with alkali (AT) and plasma treated (PT) fiber composites. Bundle fiber test was carried out for untreated, AT, and PT jute fiber composites. PT fiber composites showed superior properties compared to other treatments. Micro-droplet test results showed that the interfacial shear strength (IFSS) of PT fiber composite is higher than that of AT fiber composites. Mechanical properties and hardness were increased on subjecting the fiber to plasma treatment. Tensile strength, young’s modulus and flexural strength were increased in an order of 28, 17, and 20%, respectively, for plasma polymerized jute fiber composites. Moreover, plasma polymerization leads to increase (>20%) in the flexural strength than untreated fiber composites. It is inferred that plasma treatment improves the interfacial adhesion between the jute fiber and PLA. These results were also confirmed by scanning electron microscopy observations of the fractured surfaces of the composites. Overall, plasma polymerization is an effective and eco-friendly method for the surface modification of the lingo cellulosic fiber to increase the compatibility between the matrix (hydrophobic) and fiber (hydrophilic).     

聚乳酸/聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯共混物等温结晶行为及等温热处理对力学性能的影响

通过熔融共混法制备聚乳酸(PLA)/聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)(80/20)共混物,对其等温结晶行为、微观形貌、拉伸性能和维卡软化点(VST)进行研究。并在110℃时,利用等温热处理控制样品的结晶度,研究结晶度对样品拉伸韧性和VST的影响。结果发现,随着样品结晶度由9%增大至最大值36%,PLA基体中的无定形部分不断发生结晶,样品的断裂伸长率由256%骤降至11%,而VST值则由58℃提高至143℃。这是由PLA无定形部分与结晶部分巨大的性能差异所造成。当结晶度在27%时,其VST值达到123℃,断裂伸长率维持在160%左右,在增韧和耐热性能之间取得较好平衡。     

PLA/PBAT/PLA-g-MAH可生物降解复合材料的形态结构与性能分析

通过熔融共混法制备马来酸酐接枝聚乳酸(PLA-g-MAH)用于改善聚乳酸/聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯共混物(PLA/PBAT)的相容性,并对复合材料的形态结构、力学性能和生物降解性能进行研究。SEM结果显示,添加增容剂PLA-g-MAH后,PLA/PBAT共混物两相间的界面明显变得模糊,说明PLA-g-MAH对共混物有一定的增容作用;增容剂PLA-g-MAH的加入,使复合材料的拉伸强度和弯曲强度相比于纯PLA略有下降,但其冲击强度有一定程度的提高,断裂伸长率有显著提高,比纯PLA的断裂伸长率提高了约17倍,表现出良好的力学性能;另外,PLA-g-MAH的加入提高了共混物的生物降解性能。     

短切碳纤维表面处理对木粉/高密度聚乙烯复合材料性能的影响

木粉（WF）填充增强高密度聚乙烯（HDPE）复合材料具有良好的环境效益,少量引入短切碳纤维（SCF）可进一步提高其力学性能。为改善SCF与WF/HDPE复合材料中塑料基体的界面结合,提高SCF在WF/HDPE复合材料中的增强作用,采用气相、液相及气液双效氧化3种表面处理方式处理SCF,通过挤出工艺制备短切碳纤维增强木粉/高密度聚乙烯复合材料（SCF-WF/HDPE）,探讨了不同处理方法对SCF-WF/HDPE复合材料性能的影响。SEM观察显示,表面处理增大了SCF的表面粗糙度,可提高其与基体的界面结合;动态力学性能分析证实碳纤维提高了存储模量。测试结果表明：表面处理过的短切碳纤维可使SCF-WF/HDPE复合材料的力学性能、热力学性能和蠕变性能均得到显著提高,其中气相表面处理的效果最好。对比WF/HDPE复合材料,SCF-WF/HDPE的拉伸强度提高了34.5%,弯曲强度提高了23%,冲击强度提高了54.7%。     

可全生物降解PLA/PBAT/PHBV共混材料的结构与性能

为了得到刚性与韧性平衡的聚乳酸（PLA）基可生物降解共混材料,通过熔融共混挤出法制备了不同质量比的PLA/己二酸-对苯二甲酸-丁二酯共聚物（PBAT）/聚（3-羟基丁酸-co-羟基戊酸共聚酯（PHBV）可全生物降解共混材料,采用SEM、TG、DSC、毛细管流变仪和万能材料试验机对PLA/PBAT/PHBV共混材料的形态结构、热性能、流变性能和力学性能进行了研究。结果表明:PLA/PBAT/PHBV共混材料的热失重起始分解温度相对纯PHBV提高了45 ℃,热稳定性提高;共混体系中各组分的玻璃化转变温度与单一体系相比几乎无变化,PLA/PBAT/PHBV共混体系为完全不相容体系,同时PBAT和PHBV的加入阻碍了PLA的冷结晶;PLA/PBAT/PHBV 共混体系的共混形态呈“海-岛”分布,PBAT和PHBV均匀地分散于PLA基体中,相界面分明;随着PBAT含量增加,PLA/PBAT/PHBV共混材料熔体的流动性增加,温度变化对黏度的影响变大;PLA/PBAT/PHBV质量比为70/20/10的共混材料可在保留纯PLA 60%拉伸应力的同时,拉伸应变提高到纯PLA的2.6倍,韧性得到改善。所得结论表明PLA/PBAT/PHBV质量比为70/20/10的共混材料的综合力学性能较纯PLA好。      

多巴胺改性滑石粉对聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯共混体系结晶行为及流变性能的影响

通过熔融共混法制备了聚乳酸(PLA)/聚丁二酸丁二醇酯(PBS)/多巴胺改性的滑石粉(D-Talc)共混试样,采用红外光谱(FT-IR)、偏光显微镜(POM)、差示扫描量热(DSC)以及流变测试系统考察了D-Talc对共混试样结晶行为及流变性能的影响。FT-IR结果表明,聚多巴胺已成功包覆在滑石粉表面,且未对滑石粉的原结构造成破坏。POM结果表明,DTalc在共混试样中起到成核剂的作用,当D-Talc含量为0.1 phr时成核效果显著,且能明显提高共混试样的结晶速率。DSC结果表明,D-Talc加入后共混试样在降温过程中出现明显的结晶峰,且共混试样的起始结晶温度(Ts)、结晶峰温度(Tp)与熔融温度(Tm)均向高温方向移动。流变测试结果表明,随着D-Talc含量的增加,共混试样的成核温度(Tb)、晶体的形成及生长温度(Tc)均向高温方向移动;黏度(η)随剪切速率(γ)的增加而减小,呈现出非牛顿流体的特性。