竹粉高密度聚乙烯复合材料动态流变特性
动态流变学论文：动态流变学高密度聚乙烯超高分子量聚乙烯
动态流变学论文：动态流变学高密度聚乙烯超高分子量聚乙烯【中文摘要】聚合物动态流变学是研究聚合物结构与流变行为关系的有效方法,特别是对聚合物多相体系,其形态结构的演化过程可以通过动态流变学方法有效地考察。
近年来,对聚烯烃(主要指聚乙烯)共混体系动态流变学,多集中在共混体系的热流变行为与相行为的关系研究上,对于加工过程中,体系相形态的转变及其与流变学行为关系缺少必要的研究。
本文拟以高密度聚乙烯/超高分子量聚乙烯(HDPE/UHMWPE)共混体系为模型,重点讨论动力学因素,包括加工温度、剪切速率、填料含量等,对体系动态流变学行为的影响,并在此基础上对体系形态结构的演化作出推断。
研究表明,在UHMWPE含量为10wt%的情况下,HDPE/UHMWPE体系,加工温度和剪切速率的改变使得体系动态流变学行为发生明显的变化,且剪切速率引起的变化更为显著。
主要表现在:随着剪切速率的提高,体系应变扫描线性黏弹性区间缩小,储能模量提高。
动态频率扫描中,低频区的储能模量和损耗模量均明显提高,高频区则相互重叠在一起,二者交点也向低频方向偏移;低频区间的tanδ逐渐向1靠近,表明体系储能模量与损耗模量在提高的过程中,储能模量的提高程度比损耗模量大;低频区复数黏度逐渐提高,表明体系分子流动性变差。
此外,等温时间扫描结果表明,体系结晶诱导时间缩短,结晶过程加快,结晶最终模量发生改变。
以上结果表明体系的弹性和黏性逐渐增强,但弹性增加的程度更大,体系流变行从liquid-like向solid-like行为转变。
对于HDPE/UHMWPE体系,UHMWPE含量为4wt%时,加工参数的改变对体系动态流变学行为没有明显影响。
但碳酸钙(CaCO3)的加入却引起体系动态流变学行为显著的改变,表现为:频率扫描过程储能模量和损耗模量随着剪切速率的增大在低频区逐渐提高,体系动态流变学行从liquid-like向solid-like行为转变,等温结晶过程加快,应力松弛时间缩短。
偶联剂／润滑剂对HDPE竹粉复合材料流变性能研究
湖 北 工 业 职 业 技 术 学 院 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｈｕ ｂ ｅ ｉ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ａ ｌ Ｐ ｏ ｌ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ
Ｆ ｅ ｂ．． ２ ０１ ４
Ｖｏ １ ． ２７Ｎｏ． １
到 两方 面 因素的影 响 ， 粒 子 参 数 以及粒 子 与 基 体 间 股份有 限公 司独 山子 公 司生 产 ； 竹粉， ８ ０目， 临安 市
的界面作用力… Ｊ 。偶联剂通过影响粒子问作用及 明珠竹木粉有 限公 司 ； 铝钛 复合 偶 联 剂 ， 重 庆 市嘉 世
粒 子与基 体 间的界 面作 用 力 ， 从 而 影 响 了复 合 材 料 泰化工有 限公 司 ； 抗 氧剂 １ ０ １ ０ ， 上 海 百艳 实业 有 限公 体系 Ｐ ａ ｙ ｎ ｅ效 应 及 第 二 平 台现 象 。从 另 一 方 面来 司； 硬 脂酸钙 ， 天津 市永大化学 试剂 开发 中心 ； 旋 转流 看， 偶联剂的加人 ， 同时也会使得复合材料的黏度急 变仪： Ｈ Ａ Ａ Ｋ Ｅ Ｍ Ａ Ｒ Ｓ ， 赛默飞世尔科技有限公司。 剧增加 ， 导致材料制备过程 困难加大。为提高树脂 １ ． ２ 制备 方法 体系流动性 ， 弱化聚合物与模具和料筒间的摩擦 ， 改 熔融共混前 ， 将竹粉放人 １ ０ ０ ＇ Ｅ干燥 箱中干燥 善制品的外观和光泽， 常加入一定量的润滑剂 。润 ４ ｈ ， 然后按一定 比例将 Ｈ Ｄ Ｐ Ｅ 、 竹粉和各种助剂放 滑剂在树脂加工过程 中起 到提高熔体流动性 ， 降低 ２ ０ ｍ ｉ ｎ ， 温度为 １ ７ ０ ℃ 。然 后 将 共 加工过程 中注塑的阻力 ， 延长设备 寿命及减少加工 入密炼 机 中共 混 １
化学镀竹粉HDPE复合功能材料的性能研究
塑料工业ＣＨＩＮＡＰＬＡＳＴＩＣＳＩＮＤＵＳＴＲＹ第４８卷第１０期２０２０年１０月化学镀竹粉/ＨＤＰＥ复合功能材料的性能研究∗王㊀敏１ꎬ宁莉萍１ꎬ２ꎬ∗∗ꎬ王彩云１ꎬ沈赢洲１ꎬ闫宇荣１ꎬ邢慧子１(１.四川农业大学林学院ꎬ四川成都６１１１３０ꎻ２.四川农业大学木材工业与家具工程四川省高校重点实验室ꎬ四川成都６１１１３０)㊀㊀摘要:以自制镍－铁－磷(Ｎｉ￣Ｆｅ￣Ｐ)三元化学镀竹纤维和高密度聚乙烯(ＨＤＰＥ)粉作为主要原料ꎬ混合均匀后制备出新型竹塑复合材料ꎬ研究其性能ꎮ结果表明ꎬ化学镀后的竹纤维表面覆盖了连续致密的Ｎｉ￣Ｆｅ￣Ｐ三元合金层ꎮ竹塑复合材料的导电和导热性能均随着化学镀竹纤维(ＥＣＢＦ)含量的增加而呈上升趋势ꎬ复合材料的电导率随ＥＣＢＦ的增加不是持续不断增加的ꎬ当复合材料形成良好的导电网络之后ꎬ再继续增加ＥＣＢＦꎬ复合材料电导率不会持续上升ꎮ随着ＥＣＢＦ含量的增加ꎬ竹塑复合材料的弯曲强度和拉伸强度均逐渐降低ꎬ而冲击强度呈现先上升再下降的趋势ꎻＥＣＢＦ的添加量对复合材料力学性能的影响程度由大到小顺序为:冲击强度>弯曲强度>拉伸强度ꎮ关键词:化学镀竹纤维ꎻ竹塑复合材料ꎻ导电性ꎻ导热性ꎻ力学性能中图分类号:ＴＱ３２５ １＋２㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００５－５７７０(２０２０)１０－０１２８－０６ｄｏｉ:１０ ３９６９/ｊ ｉｓｓｎ １００５－５７７０ ２０２０ １０ ０２７开放科学(资源服务)标识码(ＯＳＩＤ):ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＮｉ￣Ｆｅ￣ＰＴｅｒｎａｒｙＥｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓＣｏａｔｅｄＢａｍｂｏｏ￣ＨＤＰＥＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＷＡＮＧＭｉｎ１ꎬＮＩＮＧＬｉ￣ｐｉｎｇ１ꎬ２ꎬＷＡＮＧＣａｉ￣ｙｕｎ１ꎬＳＨＥＮＹｉｎｇ￣ｚｈｏｕ１ꎬＹＡＮＹｕ￣ｒｏｎｇ１ꎬＸＩＮＧＨｕｉ￣ｚｉ１(１.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙꎬＳｉｃｈｕａｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＣｈｅｎｇｄｕ６１１１３０ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＷｏｏｄＩｎｄｕｓｔｒｙａｎｄＦｕｒｎｉｔｕｒｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＳｉｃｈｕａｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＣｈｅｎｇｄｕ６１１１３０ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔａｋｉｎｇｓｅｌｆ￣ｍａｄｅＮｉ￣Ｆｅ￣Ｐｔｅｒｎａｒｙｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓｃｏａｔｅｄｂａｍｂｏｏｆｉｂｅｒｓａｎｄｈｉｇｈｄｅｎｓｉｔｙｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ(ＨＤＰＥ)ｐｏｗｄｅｒａｓｍａｉｎｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓꎬａｎｅｗｔｙｐｅｏｆｂａｍｂｏｏ￣ｐｌａｓｔｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄａｆｔｅｒｍｉｘｉｎｇｕｎｉｆｏｒｍｌｙａｎｄｉｔｓｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ.ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓｂａｍｂｏｏｆｉｂｅｒｉｓｃｏｖｅｒｅｄｗｉｔｈｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃｏｍｐａｃｔＮｉ￣Ｆｅ￣Ｐｔｅｒｎａｒｙａｌｌｏｙｌａｙｅｒ.ＴｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆＮｉ￣Ｆｅ￣Ｐｔｅｒｎａｒｙｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓｃｏａｔｅｄｂａｍｂｏｏｆｉｂｅｒ/ＨＤＰＥｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｉｎｃｒｅａｓｅｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓｃｏａｔｅｄｂａｍｂｏｏｆｉｂｅｒ(ＥＣＢＦ)ｃｏｎｔｅｎｔｓꎬｈｏｗｅｖｅｒꎬｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｄｏｅｓｎｏｔｉｎｃｒｅａｓｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆＥＣＢＦｃｏｎｔｅｎｔｓꎬｗｈｅｎｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｆｏｒｍｓａｇｏｏｄｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｎｅｔｗｏｒｋａｎｄｔｈｅｎｃｏｎｔｉｎｕｅｓｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆＥＣＢＦꎬｉｔｓｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｄｏｅｓｎｏｔｃｏｎｔｉｎｕｅｔｏｉｎｃｒｅａｓｅ.ＡｓｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆＥＣＢＦꎬｔｈｅｆｌｅｘｕｒａｌｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｂａｍｂｏｏ￣ｐｌａｓｔｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｄｅｃｒｅａｓｅｇｒａｄｕａｌｌｙꎬｗｈｉｌｅｔｈｅｉｍｐａｃｔｓｔｒｅｎｇｔｈｉｎｃｒｅａｓｅｓｆｉｒｓｔａｎｄｔｈｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｓ.ＴｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆＥＣＢＦｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｉｓｉｍｐａｃｔｓｔｒｅｎｇｔｈｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎｆｌｅｘｕｒａｌｓｔｒｅｎｇｔｈꎬｗｈｉｃｈｉｓｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＥｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓＢａｍｂｏｏＦｉｂｅｒꎻＢａｍｂｏｏ￣ｐｌａｓｔｉｃＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓꎻＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＣｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙꎻＴｈｅｒｍａｌＣｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙꎻＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｙ金属材料是传统的导电导热材料ꎬ但其易腐蚀㊁密度大㊁价格昂贵等弊端已不符合当前轻质化㊁多功能化㊁绿色环保化的材料发展趋势ꎮ尤其在国防军工或环境苛刻的条件下ꎬ某些弊端更为凸显ꎬ不仅显著降低了其导电导热性或防护功能的可靠性ꎬ而且因此造成的经济损失也十分庞大[１]ꎮ而竹塑复合材料的主要原材料为竹材和高密度聚乙烯(ＨＤＰＥ)ꎬ竹材是天然的高分子聚合物ꎬ是当前国内外可再生资源利用研究的热点ꎻＨＤＰＥ无毒㊁无味㊁无臭[２]ꎬ是应用范围最广的塑料ꎮ因此ꎬ竹塑复合材料作为一种新型环保复合材料[２１]ꎬ是用来研制新型导电导热材料的理想基材ꎮ但是ꎬ竹材和ＨＤＰＥ都不具有良好的导电导热性ꎬ要使竹塑复合材料具有此特性ꎬ较好的方式之一是对竹材表面进行金属化处理ꎮ８２１ ∗四川省学术和技术带头人培养支持项目(ＣＮ２０１７Ｄ０４)∗∗通信作者:宁莉萍ꎬ女ꎬ１９７２年生ꎬ博士ꎬ教授ꎬ目前主要从事林业工程领域的研究ꎮ１３７４５１５６２１＠ｑｑ ｃｏｍ作者简介:王敏ꎬ女ꎬ１９９９年生ꎬ本科生ꎬ主要从事木质复合材料方面的研究ꎮ132****1371＠163 ｃｏｍ第４８卷第１０期王㊀敏ꎬ等:化学镀竹粉/ＨＤＰＥ复合功能材料的性能研究常见的表面金属化处理有化学镀㊁电镀㊁涂覆导电涂料和贴附金属箔等方法ꎮ相比其他方式ꎬ化学镀法具有镀层均匀且成分易于控制㊁不受零件尺寸及形状限制㊁耐腐蚀性能良好㊁工艺设备简单㊁成本较低㊁无外加电流等优点[４]ꎮ当前化学镀的研究热点已由单一的化学镀镍延伸到了多种金属与合金的镀覆工艺及原理的研究ꎬ据报道一元和二元化学镀还存在耐腐蚀性不强等诸多缺点[５]ꎮ因此本论文选用更为先进的镍－铁￣磷(Ｎｉ￣Ｆｅ￣Ｐ)三元镀层ꎬ该镀层具有优良的导电导热性和显著的耐蚀性㊁软磁性㊁电催化活性㊁热稳定性等多种特殊性能ꎮ本论文采用ＨＤＰＥ作为基体相ꎬ化学镀Ｎｉ￣Ｆｅ￣Ｐ竹纤维作为分散相ꎬ两相复合制备竹塑复合材料ꎬ并对不同竹塑比例的Ｎｉ￣Ｆｅ￣Ｐ化学镀三元竹塑复合材料的导电导热性能以及力学性能进行分析和研究ꎮ１㊀实验部分１ １㊀实验材料慈竹:竹龄３年以上ꎬ干燥后粉碎ꎬ粒径为４０~８０目ꎬ含水率不高于３％ꎬ四川雅安ꎻＨＤＰＥ:５０００Ｓꎬ粒径为４０目ꎬ重均分子量为６ˑ１０４ꎬ分布较宽ꎬ密度为０ ９６２~０ ９６６ｇ/ｃｍ３ꎬ熔点范围１３２~１３５ħꎬ干燥至含水率小于３％ꎬ黑龙江大庆市高新区瑞驰精细化工有限公司ꎻ硫酸镍㊁硫酸亚铁铵㊁次亚磷酸钠㊁酒石酸钾钠㊁硫酸铵:分析纯ꎬ四川瑞进特科技有限公司ꎮ１ ２㊀仪器与设备扫描电子显微镜(ＳＥＭ):Ｑｕａｎｔａ２５０ꎬ美国ＦＥＩ公司ꎻ直流式低阻仪:ＶＣ４８０Ｃ＋ꎬＶｉｃｈｙ仪器有限公司ꎻ热常数分析仪:ＴＰＳ２５００ꎬ瑞典ＨｏｔＤｉｓｋ有限公司ꎻ电子简支梁冲击试验机:ＸＪＪＤ￣５ꎬ承德市金建检测仪器有限公司ꎻ电子万能试验机:ＫＤⅢ￣５ꎬ深圳凯强利测试仪器有限公司ꎻ万能材料实验机:５９７６ꎬ美国ＩＮＳＴＲＯＮꎮ１ ３㊀化学镀工艺表１㊀化学镀镀液组成Ｔａｂ１㊀Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓｐｌａｔｔｉｎｇｓｏｌｕｔｉｏｎ试剂名称质量浓度/ｇ Ｌ－１硫酸镍(主盐)３０硫酸亚铁铵(主盐)１５次亚磷酸钠(主盐)１５酒石酸钾钠(络合剂)５０硫酸铵(加速剂)３０氢氧化钠(ｐＨ调节剂)２５０化学镀Ｎｉ￣Ｆｅ￣Ｐ的镀液由主盐㊁络合剂㊁加速剂和ｐＨ调节剂组成ꎬ镀液组成见表１ꎮ化学镀过程中ꎬ将竹粉置于镀液中ꎬ控制镀液温度为９０ħꎬｐＨ值为９ꎬ匀速搅拌处理３０ｍｉｎꎬ经蒸馏水清洗后烘干ꎮ１ ４㊀热压工艺将竹粉与ＨＤＰＥ分别按４ʒ６㊁５ʒ５㊁６ʒ４和７ʒ３的质量比混合均匀后热压成型ꎮ热压温度１８０ħꎬ压力２０ＭＰａꎬ保温保压时间３０ｍｉｎꎮ冷却陈化一周后ꎬ按照测试标准所需的尺寸裁成相应的试样ꎬ进行导电导热和力学性能等测试ꎮ１ ５㊀测试方法微观形貌:用扫描电子显微镜观察化学镀前后竹纤维的微观形貌图ꎮ导电性能:依据当前国际常用测试方法[５]ꎬ利用直流式低阻仪对规格为５０ｍｍˑ５０ｍｍˑ６ｍｍ的试材的电阻进行测试ꎬ其计算公式为:σ＝ｌ/(ＲＯ Ａ)(１)式中ꎬσ－电导率ꎬＳ/ｃｍꎻＲＯ－电阻ꎬΩꎻｌ－电极的长度ꎬｃｍꎻＡ－试样的有效截面积ꎬｃｍ２ꎮ导热系数:按ＩＳＯ２２００７－２标准ꎬ采用热常数分析仪直接测得ꎬ试样规格为１０ｍｍˑ１０ｍｍˑ１ｍｍꎬ测试温度为１５０ħꎬ取５次试验结果平均值ꎮ力学性能:复合材料切成规格为８０ｍｍˑ１０ｍｍˑ５ｍｍ的样条后ꎬ按照ＡＳＴＭＤ６１１０－２０１０标准ꎬ将各组的样条分别在电子简支梁冲击试验机上进行冲击强度试验ꎬ试验速度为５ｍｍ/ｍｉｎꎬ在样条断裂后记录其能量等数据ꎬ通过计算得到冲击强度ꎮ测试结果为５个试样平均值ꎮ参照ＡＳＴＭＤ７９０ ２０１０的标准ꎬ利用电子万能试验机ꎬ对试样的弯曲性能进行测试ꎮ复合材料的规格为１００ｍｍˑ２０ｍｍˑ５ｍｍꎬ跨度为８０ｍｍꎬ测试速度为１０ｍｍ/ｍｉｎꎬ在样条断裂后记录其弯曲强度ꎮ测试结果为５个试样平均值ꎮ参照ＡＳＴＭＤ６３８ ２０１０ꎬ利用万能材料实验机ꎬ对试样的拉伸性能进行测试ꎮ复合材料的规格为１６５ｍｍˑ１３ｍｍˑ５ｍｍꎬ速度为５ｍｍ/ｍｉｎꎬ标距为５０ｍｍꎬ测试速度为５ｍｍ/ｍｉｎꎬ在样条断裂后记录其拉伸强度ꎮ测试结果为５个试样平均值ꎮ２㊀结果与讨论２ １㊀化学镀前后竹纤维的表面微观形貌图１是化学镀前后竹纤维的表面微观形貌ＳＥＭ图ꎮ由图１ａ可看出化学镀前的竹纤维表面光滑平整ꎮ而在图１ｂ中却发现化学镀后的竹纤维表面变得粗糙不平ꎬ且竹纤维表面覆盖了一层球状或类球状微粒ꎬ这些微粒大小不一㊁排列紧密ꎮ由表２可知ꎬ化学镀９２１塑㊀料㊀工㊀业２０２０年㊀㊀后在竹纤维表面覆盖了Ｎｉ￣Ｆｅ￣Ｐ三元合金ꎮ上述结果表明竹纤维表面已经附着了一层连续致密的合金层ꎮ此外ꎬ发现少量团聚后的微粒散落在相邻微纤丝之间的夹缝中ꎬ这也许对竹纤维力学强度的提高有正面的积极效应ꎮ表２㊀镀后竹纤维表面元素组成及含量Ｔａｂ２㊀Ｓｕｒｆａｃｅｅｌｅｍｅｎｔｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｂａｍｂｏｏｆｉｂｅｒａｆｔｅｒｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓｃｏａｔｅｄ元素含量/％Ｃ３２ ０６Ｏ１２ ９７Ｐ０ ９６Ｆｅ３ ９１Ｎｉ５０１１ａ－镀前(ˑ２０００)ｂ－镀后(ˑ５０００)图１㊀化学镀前后竹纤维的表面微观形貌ＳＥＭ图Ｆｉｇ１㊀ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｂａｍｂｏｏｆｉｂｅｒｍｉｃｒｏｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓｃｏａｔｅｄ２ ２㊀Ｎｉ￣Ｆｅ￣Ｐ三元化学镀竹塑复合材料的导电性能首先对比了未施镀竹纤维/ＨＤＰＥ竹塑复合材料和Ｎｉ￣Ｆｅ￣Ｐ三元化学镀竹纤维(ＥＣＢＦ)/ＨＤＰＥ复合材料的导电性ꎬ实验得出未施镀竹纤维ʒＨＤＰＥ为４ʒ６的竹塑复合材料的电导率为０ ００５Ｓ/ｃｍꎬ相同竹塑比下ＥＣＢＦ/ＨＤＰＥ竹塑复合材料的电导率为０ ０４Ｓ/ｃｍꎬ发现化学镀竹纤维复合材料的电导率大约是未镀竹纤维复合材料的电导率的１０倍以上ꎬ二者的电导率相差很大ꎮ然后进一步考察了ＥＣＢＦ含量对复合材料电导率的影响ꎮ由图２可知ꎬ在化学镀竹纤维质量分数为４０％~５０％之间时ꎬ复合材料的电导率缓慢上升ꎻ在ＥＣＢＦ含量为５０％~６０％时ꎬ复合材料的电导率上升幅度加大ꎬ上升幅度比第一段增加了５０％ꎻ而在ＥＣＢＦ用量超过６０％后ꎬ复合材料的电导率上升幅度变缓ꎬ较第一段下降了５０％ꎬ较第二阶段下降了６６ ７％ꎮ由于竹材与ＨＤＰＥ均为绝缘材料ꎬ未经化学镀的复合材料的电导率接近０Ｓ/ｃｍꎬ几乎不具有导电性ꎻ而添加了ＥＣＢＦ的复合材料ꎬ其导电性能明显增加ꎬ并且随着ＥＣＢＦ质量分数的增加ꎬ复合材料的电导率也相应上升ꎬ然而其导电性能并非随着ＥＣＢＦ含量的增加而匀速上升ꎬ而是呈由快到缓的趋势上升ꎮ图２㊀化学镀竹纤维含量对复合材料电导率的影响Ｆｉｇ２㊀ＥｆｆｅｃｔｏｆｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓｃｏａｔｅｄｂａｍｂｏｏｆｉｂｅｒｃｏｎｔｅｎｔｓｏｎｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓＨＤＰＥ是一种高分子绝缘体ꎬ复合材料的电导率主要取决于ＥＣＢＦ的数量以及排列方式ꎮ结合以上分析ꎬＥＣＢＦ添加量较低时ꎬ由于ＥＣＢＦ均匀散布在基体材料ＨＤＰＥ中ꎬ且ＥＣＢＦ被ＨＤＰＥ完全包裹㊁隔离ꎬ使ＥＣＢＦ难以直接搭接形成导电通道ꎬ或ＥＣＢＦ表面的金属膜之间由于距离较远超过了电子跃迁所需的最长距离ꎬ从而导致复合材料的电导率偏低ꎮ根据导电通路理论(又称渗逾理论)[６]ꎬ随着ＥＣＢＦ分布密度的增加ꎬ纤维之间的距离明显减小ꎬ金属镀层之间形成的接触点或接触面的数量增加ꎬ搭建形成的导电通路数量也逐渐增加ꎬ开始形成局部导电网络ꎬ电子可以从这些网络通道自由通过ꎮ并且由于ＥＣＢＦ进一步增多ꎬ金属镀层之间的距离更近ꎬ复合材料中的导电网络密度增大ꎬ多个局部的导电网络相互接触易于形成较为密集的导电网络ꎬ复合材料的导电能力迅速提升ꎮ但是复合材料的电导率并不是随ＥＣＢＦ含量的增加而持续不断的增加ꎬ在ＥＣＢＦ添加量较高后ꎬ复合材料已经形成有效的导电网络体系ꎬ之后再继续增加化学镀竹纤维的量ꎬ其电导率不再持续上升ꎬ这是因为材料导电的通道已经接近饱和ꎬＥＣＢＦ含量的增加对导电网络的有效性没有进一步贡献ꎮ２ ３㊀Ｎｉ￣Ｆｅ￣Ｐ三元化学镀竹塑复合材料的导热性能固体材料导热方式分为声子导热㊁光子导热以及电子导热[７]ꎮ显然ꎬ在Ｎｉ￣Ｆｅ￣Ｐ三元化学镀竹塑复合材料中ꎬＥＣＢＦ的导热方式是电子导热ꎬＨＤＰＥ是以声子导热为主的晶格振动导热ꎬ因此整体材料的导热性能由电子导热和晶格导热两种方式共同决定ꎮ图３考察了ＥＣＢＦ含量对Ｎｉ￣Ｆｅ￣Ｐ竹塑复合材料导热系数０３１第４８卷第１０期王㊀敏ꎬ等:化学镀竹粉/ＨＤＰＥ复合功能材料的性能研究的影响ꎮ由图可知ꎬ复合材料的导热系数随ＥＣＢＦ添加量的增加呈现持续升高的趋势ꎮ图３㊀复合材料的导热系数随化学镀竹纤维质量分数的变化曲线图Ｆｉｇ３㊀Ｃｕｒｖｅｓｏｆｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｉｔｈｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎｏｆｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓｃｏａｔｅｄｂａｍｂｏｏｆｉｂｅｒ图３中ꎬ纵向对比每组复合材料的导热系数ꎬ可以发现添加了ＥＣＢＦ的复合材料导热系数比未施镀的有较大的提高ꎮ未施镀的复合材料的导热系数范围为０ ４７２２~０ ４８７６Ｗ/(ｍ Ｋ)ꎬ接近但低于纯ＨＤＰＥ的导热系数[０ ６２Ｗ/(ｍ Ｋ)][１１]ꎬ由于竹材是热的不良导体ꎬ故只有ＨＤＰＥ的晶格导热ꎮ造成上述结果的原因可能是未镀竹纤维的加入减少了ＨＤＰＥ的相对含量ꎬ同时阻碍了ＨＤＰＥ的结晶过程ꎬ使其结晶度下降ꎬ从而最终导致复合材料的导热系数比纯ＨＤＰＥ的导热系数低ꎮ在ＥＣＢＦ含量较低时ꎬＥＣＢＦ被ＨＤＰＥ隔绝ꎬ由于此时ＨＤＰＥ含量较高ꎬ复合材料的导热主要通过ＨＤＰＥ之间的接触ꎬ晶格导热占主导ꎬ材料的导热能力较低ꎬ接近纯ＨＤＰＥ的导热系数ꎮ随着ＥＣＢＦ添加量的增加ꎬ竹纤维上导热粒子之间的距离拉近ꎬ互相搭建形成导热网链ꎬ导热率有较快的提高[８]ꎬ并且网链系统随着ＥＣＢＦ含量的增加而进一步完善ꎮ可以发现ꎬＥＣＢＦ添加量高于４０％时ꎬ竹塑复合材料的导热系数急剧上升ꎬ这是因为在晶格导热的基础上ꎬ加入化学镀竹纤维有电子的导入ꎬ引入了电子导热ꎬ此时两个传导作用同时进行传导ꎬ并且两种传导作用强度都较强:一者此时化学镀竹纤维搭建的导热网链还在进一步完善ꎬ镀层数量的增加会促进热传导ꎻ二者由于ＨＤＰＥ的含量仍较高ꎬ晶格传导虽然被削弱但削弱程度不大ꎬ可忽略不计ꎮ在ＥＣＢＦ含量为４０％~７０％之间ꎬ导热系数虽也在持续增加ꎬ但变化幅度却不大ꎬ因为随ＥＣＢＦ含量持续增加ꎬ基体ＨＤＰＥ含量进一步减少ꎬ严重阻碍了ＨＤＰＥ的结晶ꎬ使其结晶度大幅度下降ꎬ即复合材料电子传导的能力在持续增强的同时ꎬ晶格导热的能力被削弱的程度加深ꎮ但是最后呈现出的导热系数仍然在增加ꎬ这说明电子传导热占主导作用ꎮ２ ４㊀Ｎｉ￣Ｆｅ￣Ｐ三元化学镀竹塑复合材料的力学性能图４~图６为ＥＣＢＦ的含量分别对Ｎｉ￣Ｆｅ￣Ｐ三元化学镀竹塑复合材料的冲击强度㊁弯曲强度㊁拉伸强度的影响ꎮ综合分析可以发现ꎬ与未镀竹塑复合材料相比ꎬＮｉ￣Ｆｅ￣Ｐ三元化学镀的竹塑复合材料的冲击强度㊁弯曲强度㊁拉伸强度几乎均略有提升ꎮ究其原因ꎬ竹纤维作为一种天然有机化合物ꎬ在经过化学镀改性后ꎬ大量金属元素的引入使其表面的羟基数量减少ꎬ降低了竹纤维的表面能ꎬ有效地提高了ＥＣＢＦ在ＨＤＰＥ基体中的分散能力ꎬ其界面结合强度得以提高[２２]ꎮ此外ꎬ空白实验材料仅仅是竹纤维与ＨＤＰＥ的结合ꎬ而化学镀竹塑复合材料是金属镀层与ＨＤＰＥ的结合ꎮ化学镀后竹纤维表面粗糙度和比表面积加大(见图１)ꎬ在ＥＣＢＦ与ＨＤＰＥ之间形成了有效的机械互锁ꎬ提高了界面结合强度ꎬ因此复合材料的力学强度增加ꎮ图４㊀竹纤维含量不同的复合材料的冲击强度Ｆｉｇ４㊀Ｉｍｐａｃｔｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂａｍｂｏｏｆｉｂｅｒｃｏｎｔｅｎｔｓ图５㊀竹纤维含量不同的复合材料的弯曲强度Ｆｉｇ５㊀Ｂｅｎｄｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂａｍｂｏｏｆｉｂｅｒｃｏｎｔｅｎｔｓ由图４可知ꎬＮｉ￣Ｆｅ￣Ｐ竹塑复合材料的冲击强度随着ＥＣＢＦ的填充量的增加先增加后降低ꎮ当ＥＣＢＦ用量为４０％时ꎬ复合材料的冲击强度为１２ ０８ｋＪ/ｍ２ꎬ在填充量为５０％时冲击强度略增至１２ ７３ｋＪ/１３１塑㊀料㊀工㊀业２０２０年㊀㊀ｍ２ꎬ提高了５ ４％ꎬ达到最大ꎻ而在填充量超过５０％之后ꎬ复合材料的冲击强度几乎呈直线下降ꎬ在填充量为７０％时降低至８ ５５ｋＪ/ｍ２ꎬ下降了３２ ８％ꎮ这表明适量ＥＣＢＦ的加入有利于提高复合材料的冲击性能ꎬ过量则会大幅度降低材料的冲击强度ꎮ在ＥＣＢＦ含量适当时ꎬＥＣＢＦ在基体ＨＤＰＥ中不仅起到良好的骨架支撑作用ꎬ分散较为均匀ꎬ且ＥＣＢＦ与ＨＤＰＥ形成了机械互锁[１０]作用ꎬ界面结合良好ꎬ故复合材料的冲击性能最高ꎮ但ＥＣＢＦ添加过量后ꎬ复合材料的冲击性能大幅下降ꎬ这是因为随着ＥＣＢＦ含量的增加ꎬ其在基体ＨＤＰＥ中的分散性变差ꎬ易产生聚集ꎬ形成应力集中点ꎬ破坏复合体系的冲击韧性ꎬ导致复合材料在受外力冲击时容易由于形成应力集中而发生脆断ꎮ图６㊀竹纤维含量不同的复合材料的拉伸强度Ｆｉｇ６㊀Ｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂａｍｂｏｏｆｉｂｅｒｃｏｎｔｅｎｔｓ通过图５和图６可以发现ꎬ竹塑复合材料的弯曲强度和拉伸强度变化趋势大致相同ꎬ均随着ＥＣＢＦ添加含量的升高几乎呈现直线下降的趋势ꎬ材料在性能最低时(化学镀竹纤维含量为７０％)比最高时(化学镀竹纤维含量为４０％)分别下降了１７ ９％和１３ ８％ꎮ究其原因ꎬ随着ＥＣＢＦ添加量的增加ꎬＨＤＰＥ相对含量降低低ꎬＥＣＢＦ周围没有足够的ＨＤＰＥ进行包裹ꎬ彼此之间存在空隙ꎬ界面黏着力变差ꎬ部分ＥＣＢＦ彼此互相接触并形成团聚ꎮ在材料承受弯曲应力或者拉伸应力时ꎬ虽然ＥＣＢＦ呈三维结构交错结合在一起ꎬ但由于ＥＣＢＦ在ＨＤＰＥ基体中分布不均ꎬ这些团聚体在材料受力时形成应力集中点ꎬ材料的力学性能遭受损坏ꎬ表现为复合材料的弯曲强度和拉伸强度下降ꎮ３㊀结论１)Ｎｉ￣Ｆｅ￣Ｐ三元化学镀后的竹纤维表面覆盖了一层连续致密的Ｎｉ￣Ｆｅ￣Ｐ三元合金薄膜ꎬ这是ＥＣＢＦ/ＨＤＰＥ竹塑复合材料的导电通道ꎮ２)未施镀竹纤维/ＨＤＰＥ竹塑复合材料的电导率和ＥＣＢＦ/ＨＤＰＥ复合材料的相差很大ꎬ未施镀竹塑复合材料的电导率几乎为０Ｓ/ｃｍꎮ３)Ｎｉ￣Ｆｅ￣Ｐ三元化学镀竹纤维/ＨＤＰＥ复合材料的导电和导热性能均随着ＥＣＢＦ含量的增加而呈上升趋势ꎬ但是电导率的增加更显著ꎬ这是导电和导热机理不同所致ꎮ但是复合材料的电导率并不是随ＥＣＢＦ含量的增加而持续不断的增加ꎬ当复合材料形成良好的导电网络之后再继续增加ＥＣＢＦ的量ꎬ其电导率不再持续上升ꎮ４)随着ＥＣＢＦ含量的增加ꎬ竹塑复合材料的弯曲强度和拉伸强度均逐渐降低ꎻ而冲击强度呈现先上升再下降的趋势ꎬ在ＥＣＢＦ填充量为５０％时达到最高ꎮ另外ꎬＥＣＢＦ的添加量对复合材料的力学性能的正向影响程度顺序为:冲击强度>弯曲强度>拉伸强度ꎮ参㊀考㊀文㊀献[１]陶国良.高导热先进复合材料设计制备及应用技术研究[Ｄ].南京:南京工业大学ꎬ２００６.ＴＡＯＧＬ.Ｄｅｓｉｇｎꎬｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆａｄｖａｎｃｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓｗｉｔｈｈｉｇｈｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ[Ｄ].Ｎａｎｊｉｎｇ:ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２００６.[２]王占嘉ꎬ王彦鸿ꎬ马燕月ꎬ等.玻璃纤维和相容剂对ＨＤＰＥ弯曲性能的影响[Ｊ].塑料工业ꎬ２０１５ꎬ４３(１０):９１－９４.ＷＡＮＧＺＪꎬＷＡＮＧＹＨꎬＭＡＹＹꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｇｌａｓｓｆｉｂｅｒａｎｄｃｏｍｐａｔｉｌｉｚｅｒｏｎｔｈｅｂｅｎｄｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｈｉｇｈ￣ｄｅｎｓｉｔｙｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｌａｓｔｉｃｓＩｎｄｕｓｔｒｙꎬ２０１５ꎬ４３(１０):９１－９４.[３]ＨＵＡＮＧＺＨꎬＮＧＵＹＥＮＴＴꎬＺＨＯＵＹＪꎬｅｔａｌ.Ａｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓｎｉｃｋｅｌｐｌａｔｉｎｇｃｈｅｍｉｓｔｒｙ[Ｊ].Ｓｕｒｆａｃｅ＆ＣｏａｔｉｎｇｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１９ꎬ３７２:１６０－１６５.[４]朱琳ꎬ戴挺ꎬ何志成.ＳｉＣ颗粒表面金属化工艺及显微组织分析[Ｊ].材料科学与工艺ꎬ２０１７ꎬ２５(６):５０－５５.ＺＨＵＬꎬＤＡＩＴꎬＨＥＺＣ.ＳｕｒｆａｃｅｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆＳｉＣｐａｒｔｉｃｌｅｓ[Ｊ].ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１７ꎬ２５(６):５０－５５.[５]ＮＡＧＡＳＡＷＡＣꎬＫＵＭＡＧＡＩＹꎬＵＲＡＢＥＫꎬｅｔａｌ.Ｅｌｅｃ￣ｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｈｉｅｌｄｉｎｇｐａｒｔｉｃｌｅｂｏａｒｄｗｉｔｈｎｉｃｋｅｌ￣ｐｌａｔｅｄｗｏｏｄｐａｒｔｉｃｌｅｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｏｒｏｕｓＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ１９９９ꎬ６(３):２４７－２５４.[６]李星华.聚合物基功能纳米复合材料的制备及导电导热与电磁屏蔽性能的研究[Ｄ].北京:北京化工大学ꎬ２０１７.ＬＩＸＨ.Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙｍｅｒ￣ｂａｓｅｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｎａｎｏｃｏｍ￣ｐｏｓｉｔｅｓａｎｄｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｉｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅꎬｔｈｅｒｍａｌａｎｄｅｌｅｃｔｒｏ￣２３１第４８卷第１０期王㊀敏ꎬ等:化学镀竹粉/ＨＤＰＥ复合功能材料的性能研究ｍａｇｎｅｔｉｃｓｈｉｅｌｄｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ[Ｄ].Ｂｅｉｊｉｎｇ:ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉ￣ｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１７.[７]沈烈ꎬ张稚燕ꎬ王家俊ꎬ等.填充型聚合物基复合材料的导电和导热性能[Ｊ].高分子材料科学与工程ꎬ２００６ꎬ２２(４):１０７－１０９.ＳＨＥＮＬꎬＺＨＡＮＧＺＹꎬＷＡＮＧＪＪꎬｅｔａｌ.Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆｆｉｌｌｅｄｐｏｌｙｍｅｒｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ[Ｊ].ＰｏｌｙｍｅｒＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２００６ꎬ２２(４):１０７－１０９.[８]李珺鹏.功能型聚合物基导热/导电复合材料的制备与应用[Ｄ].西安:西北工业大学ꎬ２０１６.ＬＩＪＰ.Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｐｏｌｙｍｅｒｂａｓｅｄｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ/ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ[Ｄ].Ｘｉ ａｎ:ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２０１６.[９]刘丽华ꎬ查玉莹ꎬ李友智ꎬ等.贝壳粉对ＰＬＡ复合材料力学性能和热稳定性的影响[Ｊ].塑料科技ꎬ２０１９ꎬ４７(１１):８５－９０.ＬＩＵＬＨꎬＺＨＡＹＹꎬＬＩＹＺꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｓｈｅｌｌｐｏｗ￣ｄｅｒｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｔｈｅｒｍａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆＰＬＡｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ[Ｊ].ＰｌａｓｔｉｃｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１９ꎬ４７(１１):８５－９０.[１０]张庆法ꎬ刘建彪ꎬ姜戌雅ꎬ等.ＨＤＰＥ/木炭复合材料的制备及其拉伸性能研究[Ｊ].塑料科技ꎬ２０１９ꎬ４７(１):２７－３０.ＺＨＡＮＧＱＦꎬＬＩＵＪＢꎬＪＩＡＮＧＸＹꎬｅｔａｌ.ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｔｅｎｓｉｌｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＨＤＰＥ/ｃｈａｒｃｏａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ[Ｊ].ＰｌａｓｔｉｃｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１９ꎬ４７(１):２７－３０. [１１]杨启容ꎬ宫薛菲ꎬ张正林ꎬ等.石墨烯填充对不同聚合物导热性能和热稳定性的影响[Ｊ].功能材料ꎬ２０１９ꎬ５０(７):７００１－７００７.ＹＡＮＧＱＲꎬＧＯＮＧＸＦꎬＺＨＡＮＧＺＬꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｇｒａｐｈｅｎｅｆｉｌｌｉｎｇｏｎｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｔｈｅｒｍａｌｓｔａ￣ｂｉｌｉｔｙｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｏｌｙｍｅｒｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１９ꎬ５０(７):７００１－７００７.[１２]黄勇ꎬ刘俊红ꎬ周世林ꎬ等.粉煤灰填充母料对ＨＤＰＥ复合材料性能的影响[Ｊ].塑料科技ꎬ２０１８ꎬ４６(４):４４－４８.ＨＵＡＮＧＹꎬＬＩＵＪＨꎬＺＨＯＵＳＬꎬｅｔａｌ.Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｆｌ￣ｙａｓｈｆｉｌｌｅｒｏｎＨＤＰＥｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ[Ｊ].ＰｌａｓｔｉｃｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１８ꎬ４６(４):４４－４８. [１３]ＫＡＬＡＬＩＥＮꎬＨＵＹＸꎬＷＡＮＧＸꎬｅｔａｌ.Ｈｉｇｈｌｙ￣ａｌｉｇｎｅｄｃｅｌｌｕｌｏｓｅｆｉｂｅｒｓｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｅｐｏｘｙｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍｂｕｌｋｎａｔｕｒａｌｂａｍｂｏｏ[Ｊ].ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＣｒｏｐｓ＆Ｐｒｏｄ￣ｕｃｔｓꎬ２０１９ꎬ１２９:４３４－４３９.[１４]ＭＡＲＣＯＮＮＥＴＡＭꎬＹＡＭＡＭＯＴＯＮꎬＰＡＮＺＥＲＭＡꎬｅｔａｌ.Ｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎｉｎａｌｉｇｎｅｄｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅ￣ｐｏｌｙ￣ｍｅｒｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｉｔｈｈｉｇｈｐａｃｋｉｎｇｄｅｎｓｉｔｙ[Ｊ].ＡＣＳＮａｎｏꎬ２０１１ꎬ５(６):４８１８－４８２５.[１５]ＤＡＩＸＴꎬＨＵＡＮＧＺＹꎬＺＵＦＱ.Ｅｎｈａｎｃｅｄｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃ￣ｔｒｉｃａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｎ￣ｔｙｐｅＢｉ２Ｔｅ２.７Ｓｅ０.３ｂｕｌｋａｌｌｏｙｓｂｙｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓｐｌａｔｉｎｇｗｉｔｈＣｕ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ￣ＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎꎬ２０１９ꎬ３４(４):８４０－８４４.[１６]ＸＩＥＸＬꎬＺＨＯＵＺＷꎬＹＡＮＹ.Ｆｌｅｘｕｒａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｉｍｐａｃｔｂｅｈａｖｉｏｕｒａｎａｌｙｓｉｓｏｆｂａｍｂｏｏｃｅｌｌｕｌｏｓｉｃｆｉｂｅｒｓｆｉｌｌｅｄｃｅｍｅｎｔｂａｓｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ[Ｊ].ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄＢｕｉｌｄｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１９ꎬ２２０(３０):４０３－４１４.[１７]ＫＩＭＹＪꎬＯＨＨꎬＫＩＭＪ.Ｅｎｈａｎｃｅｄｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆｅｐｏｘｙｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｕｓｉｎｇｂｏｒｏｎｎｉｔｒｉｄｅｎａｎｏｐｌａｔｅｌｅｔｓｐｒｅ￣ｐａｒｅｄｂｙＦｅ３Ｏ４ａｓｓｉｓｔｅｄｌｉｑｕｉｄ￣ｐｈａｓｅｅｘｆｏｌｉａｔｉｏｎ[Ｊ].Ｃｅ￣ｒａｍｉｃｓＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌꎬ２０１９ꎬ４５(１８):２４１２１－２４１２６. [１８]陈宇飞ꎬ李治国ꎬ刘宇龙ꎬ等.Ａｌ２Ｏ３/环氧树脂－氰酸酯复合材料反应动力学及力学性能[Ｊ].复合材料学报ꎬ２０２０ꎬ３７(４):７４９－７５７.ＣＨＥＮＹＦꎬＬＩＺＧꎬＬＩＵＹＬꎬｅｔａｌ.ＲｅａｃｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＡｌ２Ｏ３/ｅｐｏｘｙ￣ｃｙａｎａｔｅｃｏｍ￣ｐｏｓｉｔｅｓ[Ｊ].ＡｃｔａＭａｔｅｒｉａｅＣｏｍｐｏｓｉｔａｅＳｉｎｉｃａꎬ２０２０ꎬ３７(４):７４９－７５７.[１９]ＳＩＮＧＨＡＳꎬＨＡＬＤＥＲＳꎬＷＡＮＧＪＬꎬｅｔａｌ.Ｔａｎｎｉｃａｃｉｄｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｄｓｕｒｆａｃｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｂａｍｂｏｏｍｉ￣ｃｒｏｎｆｉｂｅｒｓｔｏｅｎｈａｎｃｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｈｙｂｒｉｄＧＦＲＰ[Ｊ/ＯＬ].ＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＰａｒｔＢ:Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ(２０１９－１０－１５)[２０２０－０５－２０].ｈｔｔｐｓ://ｘｕｅｓｈｕ.ｂａｉｄｕ.ｃｏｍ/ｕｓｅｒｃｅｎｔｅｒ/ｐａｐｅｒ/ｓｈｏｗ?ｐａｐｅｒｉｄ＝１５２６０８ｔ０ｂｐ７ｑ０ｃ３０２２５７０ｐ２０ａｆ１１１０５９＆ｓｉｔｅ＝ｘｕｅｓｈｕ㊀ｓｅ＆ｈｉｔａｒｔｉｃｌｅ＝１. [２０]ＭＯＨＡＭＭＥＤＡＡꎬＢＡＣＨＴＩＡＲＤꎬＲＥＪＡＢＭＲＭꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｍｉｃｒｏｗａｖｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｎｔｅｎｓｉｌｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｕｇａｒｐａｌｍｆｉｂｒｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｃｏｍ￣ｐｏｓｉｔｅｓ[Ｊ].ＤｅｆｅｎｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１８ꎬ１４(４):２８７－２９０.[２１]史天宏ꎬ朱礼智ꎬ李笑航ꎬ等.木塑复合材料耐老化性能的研究进展[Ｊ].林业机械与木工设备ꎬ２０１９ꎬ４７(４):７－１０.ＳＨＩＴＨꎬＺＨＵＬＺꎬＬＩＸＨꎬｅｔａｌ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｎａｇｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｗｏｏｄ￣ｐｌａｓｔｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ[Ｊ].Ｆｏｒ￣ｅｓｔｒｙＭａｃｈｉｎｅｒｙａｎｄＷｏｏｄｗｏｒｋｉｎｇＥｑｕｉｐｍｅｎｔꎬ２０１９ꎬ４７(４):７－１０.[２２]杨飞文ꎬ龙海波ꎬ董倩倩ꎬ等.松木粉/ＡＢＳ木塑复合材料的制备与性能研究[Ｊ].塑料工业ꎬ２０１９ꎬ４７(Ｓ１):７８－８１ꎬ８６.ＹＡＮＧＦＷꎬＬＯＮＧＨＢꎬＤＯＮＧＱＱꎬｅｔａｌ.Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｐｉｎｅ/ＡＢＳｗｏｏｄ￣ｐｌａｓｔｉｃｃｏｍ￣ｐｏｓｉｔｅｓ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｌａｓｔｉｃｓＩｎｄｕｓｔｒｙꎬ２０１９ꎬ４７(Ｓ１):７８－８１ꎬ８６.(本文于２０２０－０６－２３收到)３３１。
竹塑复合材料地研究现状与发展趋势
竹塑复合材料的研究现状与开展趋势摘要：本文讲述了竹塑复合材料的定义和特性，并阐述了竹塑复合材料的研究现状，并从复合机理、制备工艺等方面,对其加工现状以及加工中的技术难点问题进展分析,提出竹塑复合材料的开展趋势, 为竹塑复合材料的研究与开发提供参考。
关键词：竹塑复合竹塑复合增强研究现状开展趋势我国竹材资源丰富,竹子种类和竹林面积约占世界的1/4,竹材产量约占世界的1/3,均居世界首位[1]。
在竹材资源的加工利用中,我国处于世界领先地位,竹材工业化利用的比重也逐年增加。
然而由于竹材具有壁薄中空、组织构造不均匀及易发生虫蛀和霉变等缺点,导致其加工利用率不高,严重制约了竹材资源的综合加工利用。
因此,大力开发竹质复合材料,赋予其更多的功能，拓宽其使用空间,对实现我国竹材工业的可持续开展具有十分重要的意义[2]。
1竹塑复合材料1.1定义竹塑复合材料〔Bamboo-plasticComposites，缩写BPC〕是以竹锯末、竹屑、竹渣等竹纤维为主要原料，利用高分子化学界面融合原理和增强填充改性的特点，配混一定比例的塑料基料，辅以适当的加工助剂，经特殊工艺处理后加工成型的一种具有可逆循环的多种用途的新型材料[3]。
1.2特性该种材料外表光洁，质地密实，既克制了木材强度低和变异性等使用局限性，又克制了有机材料模量低等缺点，具有较好的力学及吸音性能[4]，且其耐腐蚀，抗虫蛀，吸水性小，易回收，是一种新型的代木环保材料。
对其进展深入研究有利于缓解目前木材资源紧缺和塑料废弃物污染等严重问题，且用途及市场前景非常广阔，可广泛应用于建筑、包装、运输和家装等领域[5]。
2竹塑复合材料的研究2.1竹材层积塑料研究竹材层积塑料是以旋切竹材单板为组元,在浸注热固性树脂后,通过热压工艺制得的竹塑复合材料。
假设按照不同的纤维方向配置板坯中的各单板层,就可以制得力学性能不同的竹材层积塑料。
竹材层积塑料具有质量轻、强度高、耐磨及绝缘性能好等特征,可广泛用于制造风扇叶片、滑道、轴承和无声齿轮等。
木粉含量对PE-HD／木粉复合材料热性能及热流变性能的影响
小学第一学期工作计划参考6篇通过写工作计划，我们可以很好的约束自己，一份合适的工作计划可以使工作更加顺利进行，XX小编今天就为您带来了小学第一学期工作计划参考6篇，相信一定会对你有所帮助。
小学第一学期工作计划篇1一、学生情况分析大部分学生对数学学习的积极性正在逐步提高，能从已有的知识和经验出发获取知识，抽象思维水平有了一定的发展。
基础知识掌握牢固，具备了一定的学习数学的能力。
在课堂上能主动地参与学习过程，具有观察、分析、自学、表达、操作、与人合作等一般能力。
但有部分学生基础知识差，上课不认真听讲，理解问题的能力比较差，空间感不强，学习上还不够主动自觉，需要老师督促并辅导。
本学期重点抓好学习课堂上认真听讲的良好习惯。
其次抓有困难的学生学习习惯的培养，在教学中，面向全体学生，结合本班学生实际情况，创设愉快情境教学，激发他们的学习动机，进入最佳学习的状态，缩小学困生与其他学生的差距，人人成绩有提升。
二、教学要求1、掌握小数乘除法的计算方法，能比较熟练地计算。
会用四舍五入法截取积、商的近似值。
2、掌握小数四则混合运算顺序，并能够正确地进行计算。
3、会用分步列式或列综合式解答整数、小数的三步计算一般应用题。
4、掌握平行四边形、三角形、梯形的面积计算公式的推导过程、面积的计算方法，能解决有关实际问题。
5、能够用字母表示数，表示常见的数量关系、运算定律和公式，初步理解方程的意义，会解简易方程，会列方程解应用题。
6、会使用计算器。
三、教学重难点重点是小数乘除法计算和简易方程；难点是小数除法和列方程解应用题四、学期工作目标1、掌握小数乘除法的计算方法，能熟练进行计算，要有较高的正确率。
2、掌握平行四边形、三角形、梯形的面积计算公式的推导过程、面积的计算方法，能解决有关实际问题，渗透转化数学思想。
3、能够用字母表示数，表示常见的数量关系、运算定律和公式，初步理解方程的意义，会解简易方程，会列方程解应用题。
五、主要教学措施及方法（一）加强计算能力的培养1、口算能力的培养① 结合学校日算3分钟每天早自习做口算20，30道。
竹粉催化水热处理增强竹塑复合材料性能
竹粉催化水热处理增强竹塑复合材料性能钱湘群;王会;盛奎川【摘要】分别用NaOH、Na2SiO3和K2CO3催化剂对竹粉表面进行催化水热处理,与PVC共混热模压成型制得竹塑复合材料.通过对处理前后竹粉化学成分分析、SEM分析及复合材料性能测试,探讨了催化水热处理对竹粉与PVC基体界面的增容作用,研究了催化剂种类和浓度对复合材料力学性能、耐水性能的影响.结果表明:催化水热处理能改善竹粉与PVC基体的相容性,竹粉在PVC基体中分布更为均匀.催化剂种类和浓度对复合材料物理力学性能影响显著.随着3种催化剂浓度按0.5％、1％、2％增加,复合材料的力学强度呈现先增大后减小的趋势,1％ K2CO3处理的复合材料拉伸强度达到极大值,1％ Na2 SiO3处理的弯曲弹性模量达到极大值,2％K2CO3处理的静曲强度达到极大值.复合材料的2h吸水率、2h和24 h厚度膨胀率在1％Na2SiO3处理时达到极小值,24 h吸水率在2％ Na2SiO3处理时达到极小值.【期刊名称】《农业工程》【年(卷),期】2017(007)003【总页数】5页(P60-64)【关键词】竹粉;催化水热处理;力学性能;耐水性能【作者】钱湘群;王会;盛奎川【作者单位】浙江大学生物系统工程与食品科学学院,杭州310058;浙江大学生物系统工程与食品科学学院,杭州310058;浙江大学生物系统工程与食品科学学院,杭州310058【正文语种】中文【中图分类】S785;TQ325.3竹塑复合材料集竹材和塑料的性能特点，原料成本低又可以回收再利用，是一种绿色环保型材料，已被广泛用于汽车、建筑、景观和包装等领域。
由于竹粉表面的极性基团羟基表现为亲水性，而塑料表面的非极性表现为疏水性，如何改善竹粉纤维和塑料基体间的相容性是目前研究应用中的关键问题[1-2]。
许多研究者通过物理和化学手段对植物纤维进行表面处理，如添加相容剂或对植物纤维进行碱、酰化、酯化及接枝改性等处理，以增强纤维与塑料基体的相容性，但这些方法仍不能完全解决或改善复合材料中两者相互作用的问题[3-4]。
竹粉接枝改性提高竹塑复合材料的力学性能
第29卷第23期农业工程学报V ol.29 No.232013年12月Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Dec. 2013 79 竹粉接枝改性提高竹塑复合材料的力学性能余方兵，宋剑斌，吴秋宁，陈丽红，杨文斌※（福建农林大学材料工程学院，福州 350002）摘要：为提高竹粉与聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯（polyethylene terephthalate glycol，PETG）基体的界面结合力，拓宽其应用领域，该论文以2-溴异丁酰溴修饰过的竹粉为大分子引发剂，FeCl3·6H2O/三苯基膦为催化体系，抗坏血酸为还原剂，采用电子活化再生原子转移自由基聚合法在竹粉表面接枝聚甲基丙烯酸甲酯，并通过红外光谱分析竹粉改性前后的表面化学基团变化。
利用熔融共混、模压成型方法制备竹粉/PETG竹塑复合材料。
研究了竹粉接枝前后竹塑复合材料的弯曲性能，考察了竹粉改性对竹塑复合材料动态热力学性能的影响，并利用环境扫描电镜对竹粉/PETG复合材料冲击断面进行观察。
研究结果表明：接枝前后竹粉的红外光谱的显著变化证实了接枝反应的发生，聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate，PMMA）成功地接枝到竹粉表面；与未改性的竹粉相比，改性后竹粉填充PETG复合材料的弯曲性能有较大提高，如竹粉质量分数为30%复合材料改性后弯曲强度提高了16%；动态热机械分析可知，竹粉经改性后其复合材料玻璃化转变温度和损耗角正切均有所降低，且在升温过程中仅出现一个损耗峰，表明竹粉表面接枝的PMMA可以充当竹粉与PETG的增容剂；环境扫描电子显微镜显示，竹粉经接枝改性后，竹粉能均匀分散在PETG基体中，竹粉与PETG基体之间的相容性得到了有效改善，界面结合良好。
研究结果对通过竹粉表面处理提高竹粉/PETG竹塑复合材料的性能有重要的实际意义。
【国家自然科学基金】_动态流变特性_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140803
推荐指数 3 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
动态力学分析(dma) 力学行为 力学特性 分子结构 凝胶特性 凝胶 共混工艺 公路 低密度聚乙烯 两相模型 w-50 tbm卡机 dmm加工图 cu复合材料
科研热词 推荐指数 流变特性 7 流变行为 2 流变性 2 动态流变特性 2 动态再结晶 2 黏弹性表面活性剂 1 黏度 1 魔芋葡甘聚糖 1 魔芋胶 1 高粘弹性 1 预交联凝胶颗粒 1 非离子表面活性剂 1 非 1 集中控制 1 酪蛋白酸钠 1 道路工程 1 逾渗 1 运行模式 1 边坡稳定性 1 软硬煤 1 超分子结构 1 试验研究 1 补偿 1 蠕虫胶束 1 蠕虫状胶束 1 膨胀石墨 1 胶束形成机理 1 聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯共混物 1 聚芳砜酰胺 1 聚丙烯酸酯 1 聚丙烯腈 1 耐热性 1 老龄化 1 羧酸盐gemini表面活性剂 1 缓释香精 1 线性黏弹行为 1 纺丝溶液 1 粘弹塑性体 1 粒径 1 粒子填充高分子 1 类液一类固转变 1 稳定性分析 1 稳定性 1 碳纳米管 1 碳纤维 1 破胶 1 砂质泥岩 1 石墨 1 相图 1 疏水纳米二氧化硅 1 界面 1 电气石改性沥青 1
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
科研热词 流变特性 酪蛋白 质构特征参数 自回归滑动平均模型 聚丙烯 网络结构 纳米二氧化硅 磁流变液 混凝土 支持向量机 奶酪 动态流变行为 动态本构关系 分离式hopkinson压杆 分形 冲击 传递函数
HDPE复合材料力学及热学性能的研究的开题报告
热处理竹/HDPE复合材料力学及热学性能的研究的开题报告1. 研究背景竹和高密度聚乙烯(HDPE)都是具有优良性能的材料，各自的优点能够互补，在某些领域中有着广泛的应用。
研究表明，将竹和HDPE进行复合，能够进一步提高其力学性能和热学性能，具有广泛的应用前景。
然而，在竹/HDPE复合中，热处理是一种常见的加工方法。
热处理能够改变材料的组织结构和晶体形态，从而影响其力学性能和热学性能。
因此，热处理竹/HDPE复合材料的力学及热学性能研究具有重要的理论和实际意义。
2. 研究内容本文将研究热处理竹/HDPE复合材料的力学及热学性能，具体内容包括：2.1 竹/HDPE复合材料的制备采用热压法或挤出法制备竹/HDPE复合材料，并通过SEM、XRD等手段对其微观结构和组成进行分析。
2.2 热处理条件的确定通过热处理竹/HDPE复合材料的样品，探究温度、时间和冷却速度对样品性能的影响。
并确定最佳的热处理条件。
2.3 力学性能的测试利用Tensile测试机等工具对竹/HDPE复合材料在不同热处理条件下的拉伸强度、弹性模量等力学性能进行测试。
2.4 热学性能的测试通过TGA、DSC和DMA等测试手段，探究竹/HDPE复合材料在不同热处理条件下的热学性能，如热稳定性、熔点、玻璃化转变等。
3. 研究意义本研究将对竹/HDPE复合材料的力学及热学性能进行深入探究，提高我们对竹/HDPE复合材料的认识，为其在材料加工和工业生产中的应用提供理论支撑和参考。
特别是，通过确定其最佳的热处理条件，可以进一步提高竹/HDPE复合材料的性能，并促进其在工业领域中的应用。
竹粉用量对PVC／竹粉复合材料力学性能的影响
图 ２ 竹 粉 用 量 与试 样 断 裂伸 长 率 的关 系
将 Ｐ Ｃ、 粉 （ 性 或 未 改 性 ） 各 种 添加 剂 依 Ｖ 竹 改 、
次加 入高 速 混合 机 中混 合 ２ ｉ ， ０ ｒ ｎ 出料 ， ａ 接着 把 干 混料 放人 开炼 机进 行 塑 炼 制成 薄片 ， 后 将 塑 炼所 最
（ ｌ ｇ ｆ ｅ ｓ ｙａ ｄＭ ａｅｉ ｓＳｉｎ ｅ Ｆ ｊａ ｒ ｌ ｉｅｓ ｙ Ｆ ｚ ｏ ５ ０ ７ Ｃｈｎ ） Ｃｏｌ ｅｏ ｍｉ ｒ ｎ ｔ ａ ｃｅ ｃ ， ｕｉ Ｎｏ ｍａ Ｕｎｖ ｒ ｔ ， ｕ ｈ ｕ３ ０ ０ ， ｉａ ｅ Ｃｈ ｔ ｒｌ ｎ ｉ
Ｋ ｅ ｒ ｓ：ＰＶＣ ；ｂ ｍ ｂ ｏ ｆｏ ； ｐ ｌ ｔ ｅ ｅ ｗ ａ ｒ ｆｅ ａｅｃ ａ ｈ ｄ ｉ ｅ ｍ ｅ ｈ ｎ ｃ ｌｐ ｏ ｅ ｔ ｙ ｗｏ ｄ ａ ｏ ｕｒ ｏ ｙｅｈ ｎ ｘ ｇ ａ ｔｄ ｍ ｌｉ ｎ ｙ ｒｄ ； ｌ ｃ ａ ｉａ ｒ ｐ ｒｙ
显 微 镜 （ Ｅ ） ＫＹＫ 一１ ０ Ｂ型 ， 国科 学 院 仪 器 ＳＭ ， Ｙ ００ 中
厂 。
１ ３ 改 性 竹 粉 的 制 备 ．
采用 高速 干混 方式 处理 竹粉 ： 将经 ６ ０℃ 烘干 的
竹粉 、 Ｅ —ｇ—ＭＡ 加 入 可 调 温 的 小 型 搅 拌 器 ＰＷ Ｈ 中， 充分 搅拌后 出料 ， 到改 性竹粉 。 得
（ 建 师 范大 学化 学与材料 学院 ， 建 福 州 ３ ０ ０ ） 福 福 ５ ０ ７
［ 键 词 ］Ｐ 关 ＶＣ； 粉 ； 乙 烯蜡 接 枝 马 来 酸 酐 ； 竹 聚 力学 性 能 ［ 摘 要 ］采 用 自制 的 聚 乙烯 蜡 接 枝 马来 酸 酐 （ Ｅ —ｇ—ＭＡＨ） 性 竹 粉 ， 成 Ｐ ／ 粉 复 合 材 料 ， 究 了 Ｐｗ 改 制 ＶＣ 竹 研 竹 粉 用 量 对 ｐ ｃ／ 粉 复 合 材 料 力 学 性 能 的 影 响 。结 果 表 明 ： 着 竹 粉 用 量 的增 加 ， 样 力 学 性 能 总体 呈 现 降低 的 ｖ 竹 随 试 趋 势 ； 加 Ｐ Ｗ —ｇ—ＭＡ 改 性 竹 粉 的 试 样 力 学 性 能 要 明 显 优 于 添 加 未 改 性 竹 粉 的 试 样 。 Ｓ Ｍ 分 析 表 明 ： 添 Ｅ Ｈ Ｅ 经 Ｐ Ｗ —ｇ—ＭＡ 处 理 后 ， 粉 与 Ｐ Ｃ树 脂 的 相 容 性 得 到 改 善 ， 提 高 试 样 的力 学 性 能 。 Ｅ Ｈ 竹 Ｖ 可
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第28卷第7期农业工程学报V ol.28No.7 2882012年4月Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Apr.2012竹粉/高密度聚乙烯复合材料动态流变特性杨文斌1，章耀林2，陈恩惠1，张明昕1（1.福建农林大学材料工程学院，福州350001； 2.加拿大林产品创新研究院-木材产品部，魁北克G1P4R4）摘要：为了了解木塑复合材料的动态流变特性，从而更好地提高产品的生产效率以及揭示界面复合机理，该文以竹粉/高密度聚乙烯（HDPE）复合材料为研究对象，分别考察了铝钛偶联剂、硬脂酸钙润滑剂对复合材料流变特性的影响。
利用密炼机对高密度聚乙烯与竹粉进行密炼混合，在此过程中根据情况添加适量的偶联剂或润滑剂，得到的复合块状材料经冷却破碎后注塑成型，并对注塑试样进行了系列动态流变测试，包括应变扫描、频率扫描,对比了2种温度下的应变扫描下的流变行为。
应变扫描结果表明，添加助剂的复合体系比单纯竹粉/HDPE体系在更大的应变范围内属于线性弹性行为，通过低频区域的模量与频率关系的斜率分析表明，添加偶联剂和润滑剂有助于促进竹粉在塑料基体中的均匀分散，动态黏度与损耗黏度之间的关系揭示了偶联剂以及润滑剂均在一定程度上促进了竹粉与聚乙烯塑料之间的界面结合，为木塑复合材料生产过程助剂的使用提供了一定的理论参考依据。
关键词：应变，温度，测试，竹粉，高密度聚乙烯，复合材料，动态流变特性doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2012.07.048中图分类号：S38，TQ317，TS959.2文献标志码：A文章编号：1002-6819(2012)-07-0288-05杨文斌，章耀林，陈恩惠，等.竹粉/高密度聚乙烯复合材料动态流变特性[J].农业工程学报，2012，28(7)：288－292.Yang Wenbin,Zhang Yaolin,Chen Enhui,et al.Dynamic rheological properties of bamboo flour/high density polyethylene (HDPE)composite[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE),2012,28(7): 288－292.(in Chinese with English abstract)0引言所有以植物纤维或颗粒材料增强热塑性塑料复合材料都统称为木塑复合材料即wood plastic composites (WPC)。
中国木塑产业发端于“九五”末期，从2001年的年产量1万t迅速发展到2010年WPC年产量约50万t[1]，突出显示了该产业的强大生命力。
种植竹材是南方几省农民经济收入的重要渠道。
通过大力发展竹材制品及其废弃物的充分利用，其中一个重要废物利用的方法就是利用竹材加工废弃物加工的竹粉来填充热塑性塑料制备竹塑复合材料，不但可以大大提高竹材加工废弃物的价值，同时还进一步提高了竹农的种竹积极性和收入水平。
竹粉/聚乙烯复合材料既保留了竹材在加工性能方面的优势，又克服了竹材易虫蛀、霉变的缺陷，现已广泛应用于户外园林景观、汽车内饰及零部件、船舶、包装材料等领域[1-2]。
通过对竹塑复合材料流变特性的研究，不仅可以得到其组成、结构特点的信息，而且由于材料的流变特性会直接影响材料制品的最终性能，因此研究其流变行为具有重要的学术价值和工程意义。
然而，相对于制备方法[3-4]、力学性能[5-6]、耐候性[7,8]等方面的研究而言，对这类热塑性塑料基复合材料的流变特性特别是动态流变特性的研究明显不足。
收稿日期：2011-04-26修订日期：2012-02-13基金项目：国家自然基金项目（项目编号：30771683；31170535）作者简介：杨文斌（1966－），男，福建福州人，博士，教授，从事木塑复合材料的研究。
福州福建农林大学材料工程学院，350002。
Email：fafuywb@ 本文利用高端旋转流变仪对竹粉增强的高密度聚乙烯基复合材料的动态流变特性进行了综合分析。
以期得到复合材料熔体结构信息，了解其黏弹性松弛机理。
1试验部分1.1材料高密度聚乙烯（high density polyethelene,HDPE）：熔融指数（m elt flow i ndex,MFI）取9（200℃）,中国石油兰州石化公司；竹粉：由福建世竹环保科技有限公司提供，80-120目；硬酯酸钙：Q/YHST-09-92，中国远航试剂公司，上海；铝钛偶联剂：重庆嘉世泰化工有限公司。
1.2主要仪器转矩流变仪，XSS-300，上海科创橡塑机械设备有限公司；注塑机，HYF-750，宁波海鹰塑料机械制造有限公司；旋转流变仪，HAAKE MARSⅢ，德国Thermo Scientific公司。
1.3试验方法工艺流程：图1复合材料制备工艺及测试流程Fig.1Technological and testing flow sheet of composite第7期杨文斌等：竹粉/高密度聚乙烯复合材料动态流变特性289在前期探索试验及文献[9]中的试验基础上制定了本试验条件。
将竹粉放于烘箱当中，在100℃下烘干8h 。
将HDPE 于同条件下烘干4h 。
分别秤取20份绝干竹粉与80份（质量比）绝干高密度聚乙烯塑料放在自封袋中保存。
先将竹粉与3份（质量比）铝钛偶联剂在高速混合机中90℃下搅拌10min ，再加入高密度聚乙烯和2份（质量比）硬酯酸钙润滑剂，继续搅拌10min 。
若试验过程不添加偶联剂或润滑剂，则直接将定量的竹粉与高密度聚乙烯放在高速混合机中混合均匀。
均匀混料之后，放于转矩流变仪中密炼（175℃，45r/min ，15min)，密炼后再经粉碎机粉碎成50目左右的颗粒，将粉碎后的材料经注塑机注塑成型，得到圆片状测试样件（直径35mm ，厚度20mm ），在20℃的环境下平衡一周后用于旋转流变仪中进行测试。
动态流变采用平板方式扫描，运用了频率扫描（此时应变固定，即γ=5%），应变扫描（此时频率固定，即f =10Hz ）的方式来表征润滑剂与偶联剂的添加对竹粉/HDPE 复合材料动态流变行为的影响。
并通过改变应变扫描的方式以及改变温度来表征其对竹粉/HDPE 复合材料动态流变行为的影响。
2结果及分析2.1复合材料黏弹行为对应变的依赖性小应变下的动态流变响应可敏感反映填料粒子间相互作用[10]，图2a 和图2b 分别给出了180℃时黏弹储存模量G '与损耗模量G ″随应变γ的变化情况。
在未添加助剂的复合材料体系，由于界面的不相容竹粉与高密度聚乙烯塑料之间的作用仅仅依靠有限的机械缠绕，因此它们注：温度为180℃，频率为10Hz图2应变对复合材料模量的影响Fig.2Effects of strain on modulus of composite之间的相互作用较弱，存储模量在很小的应变下（0.01%）就出现了第一个下降平台，在应变约10%左右又出现了第二个较大的下降平台，也就是说其黏弹存储模量对所施加应力振幅的依靠性比较明显，亦即所谓的“payne ”效应明显，说明其线性区域很小。
这与高华等作者[11]研究的情况有所不同。
在添加偶联剂或润滑剂之后，复合材料出现的“payne ”效应比未添加助剂的竹塑复合材料出现的晚（此时的应变大约10%），即在更高的应变下出现，该现象说明了添加助剂对复合体系产生的较强的界面作用，从而使复合体系在外加应变作用下更加能够保持原有的强度。
同时添加偶联剂和润滑剂的复合材料比仅添加润滑剂的体系出现“payne ”效应稍迟，也说明了偶联剂进一步加强了体系之间的界面结合。
当应变继续增大，材料的网络结构被破坏，从而使得模量出现急剧下降。
许多的研究表明[12-15]，熔体的弹性随填料浓度的增加而减小。
而在本试验中发现，在相同的竹粉添加量情况下，再添加一定量的润滑剂及偶联剂可以进一步降低熔体的弹性。
本次添加的润滑剂为硬脂酸钙，属于外润滑剂，它能够在一定温度和压力作用下融化并向熔体表面析出，并在熔体与设备的金属内表面之间形成一种界膜，该界膜可以降低熔融物料对基础设备及模具的黏附力。
由图2可知，存储模量G '与损耗模量G ″在小应变的情况下，对结构变化的敏感度更高，且在加入助剂之后的复合材料存储模量G '与损耗模量G ″都比未加助剂的复合材料要低很多。
这表明润滑剂与偶联剂的加入都有效地降低了复合材料的熔体弹性，从而改善了加工性能。
同时，在图3中黏度η与应变γ的关系中也可以看出，添加偶联剂或润滑剂后，复合材料的复合黏度下降显著。
这在一定程度上也改善了复合体系的加工性能。
注：温度为180℃，频率为10Hz图3复合材料黏度对应变的依赖性Fig.3Dependence of viscosity of composite on strain2.2复合材料黏弹行为对频率的依赖性多相/多组分高聚物体系流变学研究结果表明，低频区域黏弹存储模量对数与频率对数关系即lg G '-lg f 关系的斜率值通常偏离线性黏弹理论lg G '-21g f 所给出的斜率值2，其偏离程度可敏感地反映多组分高分子体系的非均相程度[16-18]。
图4给出180℃时竹塑复合体系存储模量G'农业工程学报2012年290与损耗模量G ″的频率依赖性。
无论是否添加润滑剂、偶联剂，复合材料体系的储能模量均随频率的增大而增大，在低频区模量的增幅较大，到了高频区逐渐趋于缓和。
通过对低频区lg G'-lg f 曲线进行线性拟合，得到同时添加偶联剂与润滑剂、无任何助剂以及只加润滑剂3种情况下在180℃时的斜率分别是1.661、1.607、1.644。
有学者的研究表明，该斜率的大小可以表征复合体系的均相程度，斜率越大，均相度越大[11]。
因此，本试验结果说明了偶联剂与润滑剂均可以促进竹粉在聚乙烯塑料基体中的均匀分散，同时添加了润滑剂和偶联剂的竹塑复合体系的均相程度最高，仅添加润滑剂的竹塑复合体系次之，没有添加润滑剂和偶联剂的体系的均相度最小。
注：温度为180℃，应变为5%图4模量对频率的依赖性Fig.4Dependence of modulus on frequency2.3复合材料黏弹行为对温度的依赖性图5、6分别给出了同一种配方的复合体系的存储模量、损耗模量以及黏度在2种不同温度下的应变扫描情注：频率为10Hz图5不同温度对模量的影响Fig.5Effects of temperature onmodulus注：频率为10Hz图6不同温度对粘度的影响Fig.6Effects of different temperature on viscosity况。