甘油增塑淀粉泡沫材料的塑化性能及力学性能

利用双螺杆挤出机制备了甘油含量不同的淀粉泡沫材料,研究了甘油含量对材料的增塑作用及其对力学性能的影响.偏光显微镜(PLM)显示,在热和机械剪切作用下,甘油破坏了淀粉分子的结晶结构,分子结构呈无序排列.红外光谱分析(IR)发现,甘油分子减弱了淀粉分子中的氢键缔合,有效地减小了淀粉分子间作用力;差示扫描量热分析(DSC)研究发现,甘油塑化淀粉的熔融温度比普通淀粉的低.静态压缩实验表明,甘油的加入,降低了淀粉泡沫的压缩强度和杨氏模量.     

剑麻增强氰乙基化木复合材料的研究

报道了一种全天然植物纤维复合材料。该材料是以塑化的天然植物纤维(木粉)作为基体树脂,以天然植物纤维(剑麻)作为增强材料。通过氰乙基化反应,使木粉转化成为热塑性材料,再与短切剑麻纤维混合,热压制得植物纤维增强塑化植物纤维基复合材料。这种全天然纤维复合材料不仅具有与植物纤维增强传统聚合物基复合材料相似的性能,而且价廉、环境友好。     

全淀粉降解材料的制备及性能初探

在丙三醇、水、高温作用条件下,淀粉在挤出机中得到改性,可加工成热塑性淀粉.研究了丙三醇对淀粉塑化前后结构的影响,用X射线衍射仪对淀粉塑化前后的结晶性能进行了研究.结果表明,在高温下,剪切力使得丙三醇小分子进入到淀粉分子链间,破坏淀粉的微晶结构.当丙三醇质量分数在25%-30%间时,可得到力学性能适中的热塑性淀粉.聚己内酯的加入对热塑性淀粉的脆性有很大的改善,而且同时对热塑性淀粉的疏水性有所提高.     

苎麻纤维增强热塑性淀粉复合材料的制备及力学性能研究

为进一步研究天然纤维增强热塑性淀粉复合材料的制备工艺和力学性能,以预塑化淀粉为原料,甘油为塑化剂,利用苎麻纤维作为增强材料,热压制备纤维增强热塑性淀粉复合材料.分别研究了热压温度、热压时间、苎麻纤维含量和纤维表面处理方式等对苎麻增强热塑性淀粉复合材料力学性能的影响.得到最佳制备条件:热压温度135℃、热压时间18min、苎麻纤维含量1.5g、5%NaOH预处理纤维24h.     

傅里叶红外光谱法研究高分子共混物的相容性

用红外光谱法研究了在聚乙烯醇（PVA）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）共混物中氢键的相互作用．根据相应的特征峰在共混前后的变化，证明了PVP分子中的碳基同PVA中的羟基之间存在强烈的氢键相互作用，它们是这两种高聚物能完全互溶的主要原因．     

醇类化合物对直链淀粉增塑效果的影响

为预测醇类增塑剂所含碳原子数以及羟基数对淀粉增塑效果的影响,采用分子动力学模拟法在COM-PASS力场下模拟计算不同醇类小分子对直链淀粉增塑后玻璃化温度的影响,并测定不同醇类小分子对直链淀粉增塑后旋转扭矩、氢键削弱作用和力常数的变化。通过比较不同醇类化合物对直链淀粉增塑前后的玻璃化温度、旋转扭矩、氢键削弱作用和力常数变化预测醇类化合物增塑效果。结果表明,三类醇类化合物对直链淀粉的增塑效果依次为：乙二醇〉丙三醇〉1,2-丙二醇。由此可推断,当醇类增塑剂含羟基数相同时,碳链越短,对直链淀粉的增塑效果就越好;当所含的碳原子数相同时,醇类增塑剂中所含的羟基数越多,对直链淀粉的增塑效果就越好。     

新型环三藜芦烃衍生物的合成及其热致液晶行为的研究

设计了先关环再衍生的方法,合成了系列外围含不同反应性官能团的新的环三藜芦烃(CTV)衍生物.利用1HNMR、13C-NMR、元素分析、质谱等对合成的CTV衍生物进行了结构表征.研究表明,分子间作用力增大会导致CTV衍生物的热致液晶性减弱,结晶性增强.合成的CTV-A具有热致液晶性;CTV-D和CTV-E由于氨基的存在产生了较强的分子间氢键作用,既形成了热致液晶态,又发生冷结晶;而CTV-B和CTV-C由于含有羧基、羰基、羟基或氨基等,分子间作用力强,只出现冷结晶,不能形成热致液晶.研究发现,通过外围基团的分子设计,调节氢键能力或柔性间隔基,可调节分子间作用力和熵的大小,从而控制CTV衍生物的热致液晶性.     

食品模拟体系中疏水性淀粉基膜材的结构变化

为考察疏水性淀粉基食品包装材料与食品模拟体系接触过程中的结构变化,采用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱和小角/广角X射线散射系统分析了淀粉基膜材的显微结构、链结构、分子间相互作用、结晶结构和微区结构.结果表明:在与食品模拟体系的接触过程中,随着模拟体系溶剂的渗透和增塑剂的迁移,淀粉基膜材中大分子链收缩聚拢,微晶结构聚集,晶面距减小,形成更致密的聚集态结构,增塑剂分子受到的作用力增大;淀粉醋酸酯大分子的运动性、溶剂渗透和增塑剂迁移受到更大的内阻力.     

取代基上官能团位置对苄基壳聚糖衍生物液晶性的影响

合成了4种N-苄基化壳聚糖衍生物,即N-(2-羟基苄基)壳聚糖、N-(3-羟基苄基)壳聚糖、N-(4-羟基苄基)壳聚糖和N-(3-甲氧基-4-羟基苄基)壳聚糖(分别简写为NOCS、NMCS、NPCS和NMPCS),它们的取代基上官能团的数目和位置不同.N-取代度相近,分别为0.72,0.62,0.71和0.68.衍生物溶解在甲酸溶液中均呈现胆甾型溶致液晶相.用偏光显微镜法和折射率法测得各衍生物的液晶临界浓度w分别为28%,37%,24%和27%,均比纯壳聚糖的12%有很大提高,因为取代基的引入破坏了壳聚糖分子内与分子间非常强烈的氢键作用.通过分子模拟,对4种壳聚糖衍生物分别从分子内氢键作用与分子间氢键作用两个方面进行了比较.在分子内氢键方面,NOCS较强,NMCS、NPCS和NMPCS均较弱.在分子间氢键方面,NOCS较弱,NMCS居中,NPCS与NMPCS较强.将分子内或分子间氢键作用与临界浓度相联系,可见分子内氢键强(如NOCS)或者分子间氢键强(如NPCS,NMPCS),都显著地提高了分子链的刚性,分子链的排列与取向更加规整,因而降低了壳聚糖衍生物的液晶临界浓度,这两个因素只要具备一个即可.若两者都不强(如NMCS),则分子链的刚性较小,临界浓度明显较高(37%).对于该体系,氢键的强弱对液晶临界浓度有着决定性的影响.     

1-羟基-2-萘甲醛分子基态和激发态的质子转移机制

基于密度泛函与含时密度泛函理论方法,研究1-羟基-2-萘甲醛(HN12)分子及分子异构体在基态和激发态的氢键动力学过程.结果表明:在基态的HN12分子被激发至第一电子激发态后,出现氢键键长变短及氢键中羟基的红外光谱红移现象;激发态分子内的质子可发生转移反应;异构体在激发态时不易发生逆向的质子转移反应,但在基态较易出现逆向的质子转移过程.即HN12分子及分子异构体在基态和激发态存在一个循环机制.     

植物纤维与聚乳酸制备生物质复合材料的研究

本文研究了以植物纤维与聚乳酸为原料制备生物质复合材料的工艺,探讨不同加工方式、纤维种类和添加量对植物纤维/聚乳酸复合材料拉伸性能及透湿性的影响,并利用扫描电镜对复合材料进行表征。研究结果表明:复合材料采用熔融挤出加工方式比物理混合的性能好,而蔗渣纤维作为填料是较好的选择;同时,当植物纤维添加量低于20%时,随着添加量的增加,材料的拉伸强度和断裂伸长率随之下降。     

表面改性剂对植物纤维/聚丙烯复合材料力学性能的影响

采用不同的表面改性剂(苯甲酸、硬脂酸、有机硅烷)对植物纤维/聚丙烯复合体系进行了处理,研究了表面改性剂对体系力学性能的影响规律,探讨了复合材料界面粘接机理,分析了力学性能的变化规律。研究结果表明,苯甲酸的加入可以使复合材料的拉伸强度有较大提高,但冲击强度下降;经硬脂酸处理的复合材料,其冲击强度有明显提高;经有机硅烷处理的复合材料,拉伸强度及冲击强度均有所提高。     

相容剂对玻纤毡增强聚丙烯复合材料力学性能的影响

利用熔融浸渍法制备了玻纤毡增强聚丙烯复合材料,考查了相容剂马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)含量对玻纤毡增强聚丙烯复合材料力学性能的影响;并使用FTIR、DSC、POM对不同相容剂PP-g-MAH含量下玻纤毡增强聚丙烯复合材料的结晶特点进行了研究。结果表明:树脂基体中含有适量的PP-g-MAH时,玻纤毡增强聚丙烯复合材料强度增加的同时冲击韧性可以得到保持。通过对其基体结晶结构研究发现,适量的PP-g-MAH含量可促使玻纤表面产生适量界面横晶的同时也可使基体主体产生均匀的晶体结构,进而获得适宜的界面结合和基体韧性,平衡强度和韧性之间的矛盾。     

不同改性方法对竹塑复合材料拉伸性能的影响

研究了纳米碳酸钙浸渍改性对单根竹纤维表面碳酸钙附着情况、拉伸性能以及竹纤维/聚丙烯复合材料拉伸性能的影响,并将改性效果与纳米碳酸钙原位沉积改性进行对比。结果表明,纳米碳酸钙浸渍改性可以使碳酸钙颗粒均匀填充竹纤维表面微孔、褶皱等缺陷部位,附着的碳酸钙颗粒粒径均匀,分散性较好,附着量达到21.39%。经浸渍改性的单根竹纤维力学性能有所提高,拉伸强度、弹性模量、断裂伸长率分别提高了15.98%、22.15%和5.21%,但提高幅度低于原位沉积改性。分别将纳米碳酸钙浸渍、原位沉积改性竹纤维与聚丙烯薄膜制成竹塑复合材料,通过断面形貌观察发现两种改性方法均可改善竹纤维与聚丙烯的界面结合性能,复合材料拉伸性能相应提高,浸渍改性使复合材料拉伸强度和弹性模量分别提高了6.95%和15.80%,原位沉积改性分别提高18.68%和25.41%。虽然浸渍改性效果低于原位沉积改性,但工艺更简单。     

改性尼龙6复合材料的力学性能研究

采用经化学改性的芳纶纤维增强尼龙6,并通过红外光谱和环境扫描电镜分析其界面层.结果表明,芳纶纤维经异氰酸酯化及封端稳定处理后,其表面所接枝的不稳定基团-NCO转化成稳定的-NHCO-,封端结果较为明显;改性后纤维表面附有接枝物,从而使表面粗糙程度大大增加.力学性能测试结果显示改性尼龙6复合材料的拉伸和弯曲强度得到了改善,但冲击性能略为下降.     

聚甲基乙撑碳酸酯/淀粉复合材料的形貌、机械性能和热性能研究

采用溶液共混方法制备了聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)/淀粉复合材料,并对其形貌、机械性能和热性能进行了表征.复合材料的模量随淀粉含量的增加而提高,拉伸强度在淀粉含量小于35%时有明显提高.复合材料的玻璃化转变温度和5%失重温度分别比纯PPC提高10℃和30℃左右.TEM表明复合材料中PPC基体与淀粉有较好的界面相互作用.GPC表明复合材料中PPC的分子量由于淀粉的架桥作用而显著提高.     

Enhancement of Adhesive Strength of Ultrahigh Molecular Weight Polyethylene Fibers Prepared by Polar Polymer Implantation

A new technique was proposed to enhance the adhesive strength of ultrahigh molecular weight polyethylene （UHMWPE） fibers. Polar polymer was implanted into UHMWE gel fibers during extracting process and can then be trapped on the surface of the fibers after subsequent ultra-drawing. The physical and chemical changes in the fiber structure were examined with scanning electron microscopy （SEM） and Fourier transform infrared （FTIR） spectroscopy. The mechanical and interfacial adhesion properties of UHMWPE fibers were investigated with tensile testing. The results showed that there were polar groups on the smface of pretreated UHMWPE fiber. The interracial shear strength of UHMWPE fibers with epoxy resin was greatly improved without sacrificing the excellent mechanical p~perties of fibers. After pretreated with ethylene/vinyl acetate copolymer （EVA）, the shear strength of the interface between fiber and epoxy resin increased from 1.06 to 2.49 MPa, while the integrated mechanical properties d the pretreated UHMWPE fibers were still optimal.     

Blend films of chitosan/starch

Chitosan-starch blend films were prepared, and their structure and properties were studied by FT-IR, X-ray diffraction, SEM and measurement of tensile strength. IR spectra and SEM analysis showed that the two polysaccharides were compatible, when the starch was less than 30% by weight. From X-ray diffraction patterns of blend fllms, it was observed that crystallization of starch was inhibited, and recrystallization of chitosan was also affected by starch. Crystal form I, one of the main two crystal forms of chitosan, drastically increased in 30% starch content films. These results indicated that the interactions between chitosan and starch molecules exist in the blend films. The tensile strength of the film were improved when chitosan and starch were blended by weight ratios of 8∶2 and 7∶3, in which the highest tensile strength (781 kg/cm²) was achieved.     

Mechanical and Thermal Properties of Apocynum and Ramie Fiber Mat Reinforced Polylactic Acid Composites

With the increasing awareness of environmental protection and rational utilization of resources, natural fiber reinforced composites have shown broad development prospects. Apocynum fiber, known as the "king of wild fiber", not only has moisture absorption, air permeability, and good mechanical properties but also has many health-related advantages such as antibacterial properties. In this study, four types of needle-punched Apocynum fiber and ramie fiber mat reinforced polylactic acid(PLA) composites were fabricated. Mechanical and thermal properties of the composites were tested and analyzed. The results showed that compared with those of the ramie fiber finish needle-punched mat reinforced composites, the tensile strength and the tensile modulus of Apocynum fiber finish needle-punched mat reinforced composites had increased by 15.3% and 60.1%, respectively. In comparison, the bending strength and the bending modulus were decreased by 21.8% and 7.6%, respectively. Moreover, compared with the Apocynum fiber finish needled-punched mat reinforced composites and the ramie fiber finish needle-punched mat reinforced composites, the Apocynum 50/ramie 50 finish needle-punched mat reinforced composites had the best tensile and bending properties. The after-fracture morphology was detected by a scanning electron microscope(SEM). The thermal properties of the composites were also characterized. It was found that the thermal properties of the four types of composites showed very similar behaviors.     

VARTM制备麻纤维增强环氧树脂复合材料研究

通过对黄麻纤维热处理、碱处理、硅烷偶联剂处理和异氰酸酯处理进行表面改性,并对改性黄麻纤维布进行热压工艺处理,最后采用VARTM成型工艺制备黄麻纤维增强环氧树脂复合材料,并对其性能进行了系统研究.通过扫描电镜(SEM)分析表明,热处理和碱处理的黄麻纤维增强环氧树脂复合材料的界面粘结未得到明显改善,而通过硅烷偶联剂和异氰酸酯处理的黄麻纤维增强环氧树脂复合材料的界面粘结性能得到了显著的提高.将硅烷偶联剂和异氰酸酯处理的黄麻纤维布通过热压处理不仅可以增加复合材料中黄麻纤维体积含量,而且可以提高复合材料的综合性能,复合材料力学性能研究表明,经硅烷偶联剂处理后的黄麻纤维增强复合材料拉伸强度、模量和弯曲强度分别提高了18.6%,71.4%和50.2%.经异氰酸酯处理的黄麻纤维增强复合材料的拉伸强度、模量和弯曲强度分别提高了16.3%,34.0%和50.3%.