竹叶/HDPE复合材料的制备及性能
发布时间：2021-10-31 14:52
【目的】探讨竹叶和高密度聚乙烯（HDPE）制备竹叶基复合材料的可行性,以提高竹叶的附加值,实现竹叶废弃物的综合利用。【方法】以经乙醇提取后的毛竹Phyllostachys edulis叶为原料,HDPE为增强基体,添加适量助剂,采用热压成型与注塑成型2种工艺制备竹叶/HDPE复合材料。利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、 X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、热重分析仪（TGA）进行结构与性能的表征,探究不同成型工艺下不同竹叶质量分数对复合材料的性能影响。【结果】热分析结果表明:2种工艺制备的竹叶/HDPE复合材料热稳定性均随着竹叶质量分数的增加而提高。力学性能结果表明:随竹叶质量分数增加,注塑成型竹叶/HDPE复合材料拉伸强度逐渐降低,抗拉模量逐渐增大;弯曲强度先增大后减小,当竹叶质量分数为40%时,热压成型和注塑成型复合材料弯曲强度均达到最大,分别为28.72和30.20 MPa。随竹叶质量分数增加,2种工艺制备的复合材料弯曲模量逐渐增大,最大值分别为1 564.92和1 696.15 MPa;冲击强度逐渐减小。【结论】相比而言,热压成型竹叶/HDPE复合材料热力学性能更加稳...
【文章来源】：浙江农林大学学报. 2020,37(02)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
竹叶、HDPE及复合材料的红外光谱
2种工艺制备的竹叶/HDPE复合材料原材料相同，造粒批次相同，因而具有相同的X射线衍射光谱图。如图2A所示：2θ=22.63°处和2θ=25.12°处出现大且尖利的强衍射峰。其中2θ=22.63°处特征峰归属于竹纤维（002）结晶衍射峰[8]和HDPE(110）结晶衍射峰[9],2θ=25.12°处的衍射峰归属于HDPE(200）结晶衍射峰[10]。Jade软件计算得到HDPE的相对结晶度为69.46%,HE1、HE2、HE3、HE4、HE5和HE6的相对结晶度依次为45.70%、45.15%、41.79%、32.61%、23.48%、13.62%；由此认为：随着竹叶质量分数的增加，热压成型复合材料结晶度依次下降；这可能是竹叶质量分数的增加导致复合材料的无定型区域增大所致。由图2B可知：复合材料保留了竹叶和HDPE的原有特征峰，没有生成新的特征衍射峰；说明在成型过程中，复合材料没有生成新的结晶结构。2.3 竹叶、HDPE及复合材料的热重分析
由图4A和表2可知：随着竹叶质量分数的增加，复合材料弯曲强度呈现先增大后降低的趋势。当竹叶质量分数为40%时，注塑成型和热压成型复合材料弯曲强度均达到最大值（30.20和28.72 MPa）；竹叶质量分数超过40%时，弯曲强度明显下降，这可能是因为过量竹叶影响了与HDPE的界面结合强度，竹叶纤维相互作用力加强，使得塑料基体间的团聚现象加剧，一旦受到外力，易引起应力集中且增大发生缺陷的概率。由图4B和表2可知：复合材料弯曲模量随着竹叶质量分数的增加而增大，2种工艺制备的复合材料弯曲模量最大值分别为1 564.92和1 696.15 MPa。这主要是由于竹叶纤维具有较强的比强度和比刚度。成型工艺会影响竹叶和HDPE基体之间的界面黏结，相比之下，热压成型使得竹叶具有更明显的团聚倾向，这些团聚点很容易引起应力集中，导致竹叶/HDPE复合材料弯曲强度降低，力学性能下降。因此，注塑成型工艺制备的复合材料弯曲强度和弯曲模量提高更加明显。图4 竹叶/HDPE复合材料弯曲性能
【参考文献】：
期刊论文
[1]木塑复合材料功能化改性研究进展[J]. 杨守禄,罗莎,章磊,姬宁,李丹,吴义强. 材料导报. 2018(17)
[2]基于热分析技术对纺织纤维热学性能的研究[J]. 郑少明. 天津纺织科技. 2018(01)
[3]壳层组分对芯壳结构竹塑复合材料热解特性的影响[J]. 羡瑜,李海栋,王翠翠,王戈,程海涛. 中国塑料. 2018(01)
[4]热压成型和注塑成型CF/PP复合材料的力学性能对比[J]. 付东,徐炳强,徐才华,刘虎,付瑶,代坤,刘春太. 化学推进剂与高分子材料. 2014(05)
[5]淡竹叶化学成分与药理作用研究进展[J]. 陈烨. 亚太传统医药. 2014(13)
[6]竹粉接枝改性提高竹塑复合材料的力学性能[J]. 余方兵,宋剑斌,吴秋宁,陈丽红,杨文斌. 农业工程学报. 2013(23)
[7]废弃麻制备活性炭热解过程的动力学研究[J]. 马承愚,林长青,牛耀岚. 黑龙江大学自然科学学报. 2011(06)
[8]植物纤维增强PS木塑复合材料的性能研究[J]. 曾广胜,徐成,谢桂容,许超,江太君,刘跃军. 包装学报. 2011(02)
[9]竹粉热化学液化的在线红外光谱分析[J]. 杨小旭,庞浩,张容丽,颜永斌,廖兵. 应用化学. 2009(02)
[10]竹纤维的结构分析[J]. 何建新,章伟,王善元. 纺织学报. 2008(02)
博士论文
[1]苦竹属竹叶化学成分及其生物活性研究[D]. 魏琦.中国林业科学研究院 2013
[2]纤维柱增强复合材料夹芯结构的制备工艺及力学性能研究[D]. 王兵.哈尔滨工业大学 2010
[3]核磁共振技术对固体高聚物及其复合材料结构非均匀性的研究[D]. 严小伟.浙江大学 2007
硕士论文
[1]典型生物质热解及其动力学研究[D]. 段锐.天津商业大学 2016
[2]玉米秸秆皮/高密度聚乙烯复合材料吸湿特性及抗微生物性能[D]. 惠冬雪.东北林业大学 2016
[3]竹叶多糖的提取制备及生物活性研究[D]. 任美玲.北京林业大学 2012
本文编号：3468336
【文章来源】：浙江农林大学学报. 2020,37(02)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
竹叶、HDPE及复合材料的红外光谱
2种工艺制备的竹叶/HDPE复合材料原材料相同，造粒批次相同，因而具有相同的X射线衍射光谱图。如图2A所示：2θ=22.63°处和2θ=25.12°处出现大且尖利的强衍射峰。其中2θ=22.63°处特征峰归属于竹纤维（002）结晶衍射峰[8]和HDPE(110）结晶衍射峰[9],2θ=25.12°处的衍射峰归属于HDPE(200）结晶衍射峰[10]。Jade软件计算得到HDPE的相对结晶度为69.46%,HE1、HE2、HE3、HE4、HE5和HE6的相对结晶度依次为45.70%、45.15%、41.79%、32.61%、23.48%、13.62%；由此认为：随着竹叶质量分数的增加，热压成型复合材料结晶度依次下降；这可能是竹叶质量分数的增加导致复合材料的无定型区域增大所致。由图2B可知：复合材料保留了竹叶和HDPE的原有特征峰，没有生成新的特征衍射峰；说明在成型过程中，复合材料没有生成新的结晶结构。2.3 竹叶、HDPE及复合材料的热重分析
由图4A和表2可知：随着竹叶质量分数的增加，复合材料弯曲强度呈现先增大后降低的趋势。当竹叶质量分数为40%时，注塑成型和热压成型复合材料弯曲强度均达到最大值（30.20和28.72 MPa）；竹叶质量分数超过40%时，弯曲强度明显下降，这可能是因为过量竹叶影响了与HDPE的界面结合强度，竹叶纤维相互作用力加强，使得塑料基体间的团聚现象加剧，一旦受到外力，易引起应力集中且增大发生缺陷的概率。由图4B和表2可知：复合材料弯曲模量随着竹叶质量分数的增加而增大，2种工艺制备的复合材料弯曲模量最大值分别为1 564.92和1 696.15 MPa。这主要是由于竹叶纤维具有较强的比强度和比刚度。成型工艺会影响竹叶和HDPE基体之间的界面黏结，相比之下，热压成型使得竹叶具有更明显的团聚倾向，这些团聚点很容易引起应力集中，导致竹叶/HDPE复合材料弯曲强度降低，力学性能下降。因此，注塑成型工艺制备的复合材料弯曲强度和弯曲模量提高更加明显。图4 竹叶/HDPE复合材料弯曲性能
【参考文献】：
期刊论文
[1]木塑复合材料功能化改性研究进展[J]. 杨守禄,罗莎,章磊,姬宁,李丹,吴义强. 材料导报. 2018(17)
[2]基于热分析技术对纺织纤维热学性能的研究[J]. 郑少明. 天津纺织科技. 2018(01)
[3]壳层组分对芯壳结构竹塑复合材料热解特性的影响[J]. 羡瑜,李海栋,王翠翠,王戈,程海涛. 中国塑料. 2018(01)
[4]热压成型和注塑成型CF/PP复合材料的力学性能对比[J]. 付东,徐炳强,徐才华,刘虎,付瑶,代坤,刘春太. 化学推进剂与高分子材料. 2014(05)
[5]淡竹叶化学成分与药理作用研究进展[J]. 陈烨. 亚太传统医药. 2014(13)
[6]竹粉接枝改性提高竹塑复合材料的力学性能[J]. 余方兵,宋剑斌,吴秋宁,陈丽红,杨文斌. 农业工程学报. 2013(23)
[7]废弃麻制备活性炭热解过程的动力学研究[J]. 马承愚,林长青,牛耀岚. 黑龙江大学自然科学学报. 2011(06)
[8]植物纤维增强PS木塑复合材料的性能研究[J]. 曾广胜,徐成,谢桂容,许超,江太君,刘跃军. 包装学报. 2011(02)
[9]竹粉热化学液化的在线红外光谱分析[J]. 杨小旭,庞浩,张容丽,颜永斌,廖兵. 应用化学. 2009(02)
[10]竹纤维的结构分析[J]. 何建新,章伟,王善元. 纺织学报. 2008(02)
博士论文
[1]苦竹属竹叶化学成分及其生物活性研究[D]. 魏琦.中国林业科学研究院 2013
[2]纤维柱增强复合材料夹芯结构的制备工艺及力学性能研究[D]. 王兵.哈尔滨工业大学 2010
[3]核磁共振技术对固体高聚物及其复合材料结构非均匀性的研究[D]. 严小伟.浙江大学 2007
硕士论文
[1]典型生物质热解及其动力学研究[D]. 段锐.天津商业大学 2016
[2]玉米秸秆皮/高密度聚乙烯复合材料吸湿特性及抗微生物性能[D]. 惠冬雪.东北林业大学 2016
[3]竹叶多糖的提取制备及生物活性研究[D]. 任美玲.北京林业大学 2012
本文编号：3468336
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