细菌纤维素生物医学材料的性能改进

针对细菌纤维素(BC)生物医学材料的需要,研究改进其柔软度、柔韧性、吸水性、拉伸强度和抑菌性能的措施.BC湿膜在ε-聚赖氨酸溶液中浸泡后干燥,可获得满意的抑菌效果.BC湿膜被ε-聚赖氨酸溶液处理后在一定浓度的丙三醇溶液中浸泡并干燥,可获得满意的吸水性、柔软度、柔韧性和拉伸强度.经100%丙三醇处理的BC干膜,在相对湿度为(92.31±0.60)%的空气中,吸水质量达到自身质量的14倍;处理后BC干膜的柔软度为A级卫生纸的柔软度的5.5倍:拉伸强度增加了56%,断裂伸长率大幅增加,从原始的1.01%增加到19.29%,BC干膜的柔韧性得到改善.     

文冠果壳纤维/高密度聚乙烯复合材料的力学性能

 为了充分拓展文冠果壳在复合材料领域的应用,优化其复合材料的制备工艺,探索力学性能随纤维质量分数的变化规律,采用未处理的纤维作为对比,将文冠果壳纤维表面进行碱、硅烷偶联剂及碱-硅烷偶联剂处理。采用双螺杆挤出机熔融共混与注塑成型的方法,制备文冠果壳纤维/高密度聚乙烯复合材料。考察了制备工艺、纤维质量分数对复合材料拉伸强度、断裂伸长率、弹性模量和冲击强度的影响。研究表明,经过二次双螺杆熔融共混,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率提高。随着纤维质量分数的增加,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率降低,弹性模量增加,冲击强度呈波浪状变化。复合材料断面上纤维断裂机制和剥落机制并存。     

纳米ZnO/BC/PVA复合水凝胶的制备与性能研究

采用化学交联法制备纳米氧化锌(ZnO)/聚乙烯醇(PVA)/细菌纤维素(BC)复合水凝胶,通过力学性能测试、溶胀率测试以及热重(TG)分析等研究BC加入量对复合水凝胶拉伸强度、断裂伸长率及吸水率的影响;探讨复合水凝胶对大肠杆菌抑制效率与纳米ZnO的加入量的关系。     

醋酸纤维素水分散体游离膜性质的分析

以醋酸纤维素(CA)为主要原料,采用相转变法制备醋酸纤维素水分散体(CAD).利用铸膜法制备水分散体游离膜,考察了增塑剂添加量、膜厚度对固化速率、游离膜表面特性、玻璃化转变温度Tg、力学性能、透湿性及洗脱率的影响.结果表明:由CA到醋酸纤维素水分散体游离膜的制备为物理过程,膜的厚度增加,透湿性减小.增塑剂添加量增大,固化速率和Tg均减小,透湿性、洗脱率和断裂伸长率均增大,弹性模量和拉伸强度先增大后减小,游离膜的表面越平整.     

玻璃纤维和石墨增强PTFE复合材料的力学性能

通过机械混合、冷压和烧结成型制备了不同质量分数(5%～30%)的玻纤和石墨填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料.测试了不同样品的拉伸、冲击和硬度等力学性能,利用扫描电镜对冲击断面形貌进行观察.结果表明:加入玻纤后,拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度迅速下降,弹性模量增加,材料呈脆性;材料硬度随玻纤加入量增加而增加,随软质石墨的加入量增加而减小;玻纤改性处理,会提高复合材料硬度;石墨对材料冲击韧性影响较小,少量加入时对拉伸强度影响也较小;质量分数10%的石墨和20%的玻纤填充增强PTFE复合材料的综合力学性能较好.     

正交法设计分析制膜条件对纤维素膜力学性能的影响

选择气隙高度、凝固浴温度、拉伸速度3种工艺参数作为研究对象,并设计3因素4水平的正交实验来分析制膜条件对纤维素膜力学性能的影响.通过结果分析得出:影响纤维素膜力学性能的主要因素为凝固浴温度,其次为拉伸速度以及气隙高度.最优的制膜条件为:气隙高度32,mm,凝固浴温度20,℃、拉伸速度500,mm/min.最优组合所得纤维素膜拉伸强度为13.68,MPa、断裂伸长率为79.37%.对最优组合、正交表中综合评分最高值与最低值3种试样进行结晶度与断面结构的对比,结晶度分别为63.27%、72.7%、54.74%,在膜断面结构方面,最优组合膜较另外两者呈现出更均匀且致密的断面结构.     

透氧纤维素膜的制备及其性能研究

以NMMO(N–甲基吗啉–N–氧化物)工艺为基础,在纤维素溶液中加入CaCO3并在成膜后酸洗去除,制备具有适当透气度的纤维素膜.通过控制CaCO3的粒径和添加量,探讨纤维素膜透氧性能和拉伸性能的变化.结果表明:随着CaCO3的加入,纤维素膜的透氧系数增大,拉伸强度、断裂伸长率和透明度总体呈下降趋势.CaCO3添加量一定时,CaCO3粒径越大,透氧系数越大,拉伸强度和透明度越小.     

PVA/PAA/BC复合水凝胶的制备与性能

利用冰冻–解冻循环法制备聚乙烯醇(PVA)/聚丙烯酸(PAA)/细菌纤维素(BC)复合水凝胶.研究BC与单体丙烯酸(AA)用量对PVA/PAA/BC复合水凝胶的力学性能和溶胀特性的影响,初步探讨PVA/PAA/BC复合水凝胶的pH敏感性.实验结果表明:随着BC添加量的增多,PVA/PAA/BC复合水凝胶的含水率和拉伸强度与PVA/PAA水凝胶相比均有一定程度的提高,SEM表明复合水凝胶的网络交联点增多;加入AA会使复合水凝胶拉伸强度减小,但溶胀性能提高很多.综合考虑,BC添加量为4%,AA添加量为8%时,各项性能均较好.     

添加剂对高填充HDPE／Al（OH）3复合材料力学性能的影响

甲基硅油和聚氧化乙烯能明显提高高填充HDPE／Al(OH)3复合材料的缺口冲击强度和断裂伸长率；邻苯二甲酸二辛酯、癸二酸二辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯等提高复合材料的缺口冲击强度，对断裂伸长率没有影响；聚乙烯蜡和环氧树脂降低了复合材料的缺口冲击强度，对断裂伸长率也没影响。用扫描电子显微镜初步探索了添加剂在高密度聚乙烯中的分散状况，并同HDPE／Al(OH)3／添加剂复合材料力学性能进行了关联。     

黎蒴栲／PVC复合材料湿热氧稳定性的研究

采用气候箱设置温湿度交变的循化对木塑复合材料进行湿热氧老化试验，结果表明不同光稳定剂对黎蒴栲／PVC复合材料各项力学性能影响显著。湿热氧老化后木塑复合材料弯曲性能和拉伸强度均大幅度下降；拉伸断裂伸长率和冲击韧性，添加了受阻胺和UV300的稍有上升外，其余的稍有下降；并通过FTIR谱图分析湿热氧老化前后基团的变化，得出湿热氧老化机理。     

Synthesis of PCL/MWCNT by One-Pot with Microwave-Assistant and Its Mechanical Properties

Polycaprolactone/multi-walled carbon nanotubes nano composite (PCL/MWCNT) was synthesized by a one-pot process with microwave-assistance. The fractured structures, crystalline behaviors and thermal properties of the nanocomposites were investigated with an electronic microscope, an X-ray diffraction device, an infrared spectroscopy, and a differential scanning calorimeter, respectively. A universal testing machine was used to study the mechanical properties of the composites. The results showed that when the content of MWCNT was 0.3 % (m/m), the tensile strength and elongation at break reached the maximum values, and increased from 7.5 MPa and 125 % of neat PCL to 14.8 MPa and 387 %, respectively. With an increase of the MWCNT content, the Young’s modulus continuously increased from 121.5 MPa of PCL to 285.6 MPa. When the MWCNT content was 0.5 % (m/m), the Young’s modulus was ca. 1.4 fold over that of neat PCL, indicating that the addition of MWCNT resulted in simultaneous enhancement of strength, toughness and modulus remarkably.     

天然橡胶/杜仲胶复合材料的制备及其阻尼性能研究

在天然橡胶(NR)中引入杜仲胶(EUG),以环氧化天然橡胶(ENR)/受阻酚AO-80(质量比为25∶20)为阻尼相,制备了NR/EUG/ENR/AO-80复合材料,并测定了复合材料的硫化特性、力学性能、结晶性能与动态力学性能。结果表明：复合材料在常温范围内具有较高的损耗因子与较宽的阻尼温域,当NR与EUG的质量比为60∶40时复合材料具有最大的损耗因子峰值,并且随着EUG含量的增加,总体上复合材料在常温范围内的储能模量逐渐增大;复合材料的玻璃化转变温度出现在-60℃附近,并且随着EUG含量的增加,复合材料开始出现EUG结晶的熔融峰,结晶度和熔融温度逐渐增大。扫描电子显微镜(SEM)测试结果表明复合材料的断面较为平整,ENR改善了两相的相容性;透射电子显微镜(TEM)测试结果表明NR与EUG两相之间具有明显的分界。复合材料在低应变下表现出高柔性的特点,同时具有较高的拉伸强度和拉断伸长率。     

聚丁二酸丁二醇酯/氢氧化镁生物可降解阻燃复合材料的性能研究

熔融挤出制备了聚丁二酸丁二醇酯/氢氧化镁（PBS/Mg(OH)2）生物可降解阻燃复合材料,并对其熔体流动性、热稳定性、阻燃性能、结晶与熔融行为和力学性能进行研究. 结果表明,加入Mg(OH)2降低了PBS的熔体流动速率,延缓PBS在燃烧过程中的分解,有效提高PBS的极限氧指数和抗滴落性能. Mg(OH)2对PBS结晶具有的异相成核作用,显著提高PBS的结晶温度并改变PBS的熔融行为. 当Mg(OH)2质量分数低于40%时,Mg(OH)2提高PBS的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度和弯曲模量,但降低PBS的断裂伸长率和冲击强度;当Mg(OH)2质量分数大于50%时,由于PBS和Mg(OH)2的相容性较差,PBS/ Mg(OH)2复合材料在拉伸和弯曲过程中均呈现出脆性断裂现象,导致拉伸强度和弯曲强度降低.     

加热温度和时间对棕榈纤维拉伸性能的影响

为研究热处理对棕榈纤维拉伸性能的影响,在不同温度(100～200 ℃,间隔20 ℃)、不同时间(3、6、9 h)条件下对棕榈纤维进行加热处理,并测试其拉伸性能。结果表明:加热温度对棕榈纤维的拉伸性能有极显著影响,随着加热温度的上升,棕榈纤维的杨氏模量逐渐变大,断裂强度和断裂伸长率逐渐降低,并在加热温度为160～180 ℃时纤维的拉伸性能发生突变; 加热时间对棕榈纤维的拉伸性能也有显著影响,即随加热时间的延长,杨氏模量逐渐增大,断裂强度和断裂伸长率逐渐降低。     

乙酰化稻草/PE复合材料的力学性能

由于植物纤维是极性、亲水性材料,塑料是非极性、疏水性材料,两种材料的界面相容性差,因此,分别以天然稻草和乙酰化稻草为填充体,以聚乙烯为基体,通过共混和挤出制备了PE/稻草复合材料.研究共混条件对微观结构和拉伸性能的影响,结果表明:天然稻草/PE复合材料内部有大量气泡,存在应力缺陷,其拉伸性能较差;稻草经乙酰化,极性和吸水性降低,与基体PE的界面相容性得到很大改善.在稻草质量分数相同的情况下,改性稻草WPC的拉伸强度、断裂伸长率分别约是天然稻草WPC的1.5倍和2倍.     

振动力场作用下TPE力学性能与形态结构实验研究

利用开发设计的振动诱导动态全硫化实验装置,对稳态与动态条件下TPE的宏观力学性能和微观形态结构进行了研究.实验结果表明,振动力场的作用可以提高TPE的拉伸强度、100%定伸应力和扯断伸长,改善TPE的硬度.随着振动强度的增加,分散相粒径减小,获得均匀细致的“海-岛”结构.     

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。     

纳米改性氢氧化铝与包覆红磷协效阻燃尼龙66的研究

文中分别研究了纳米改性氢氧化铝 (CG-ATH)单独使用以及与包覆红磷协效阻燃尼龙66(PA66 )复合体系的阻燃性能和力学性能。将纳米CG-ATH和包覆红磷以不同比例添加到PA6-6中,制得复合材料。用氧指数法测定了复合体系的阻燃性能,此外还进行了拉伸和冲击性能测试。结果表明,包覆红磷与纳米CG-ATH具有一定的协同效应,当复合材料中PA66、包覆红磷和纳米CG-ATH的质量比为100∶13∶20时,该复合体系的氧指数为33,而只PA66和纳米CG-ATH的质量比为100∶40的 PA66复合体系的氧指数29.5,但是100g PA6 6中,只添加15g包覆红磷时,该复合体系的氧指数只有27,该协效阻燃体系的拉伸强度为79.3MPa,拉伸弹性模量为2182.3MPa,断裂伸长率为5.9% ,冲击强度为4.5kJ/m² 。因此,纳米改性氢氧化铝与包覆红磷的协同效应,实现了在无机阻燃剂添加量相对较少且保证 PA66本身力学性能的前提下,大幅度改善材料阻燃性能的要求。