纤维素材料-2
纤维素纤维的主要化学性质

一、纤维素纤维的吸湿和溶胀
2、纤维素纤维吸湿性的影响因素 与纤维本身性质有关
吸湿性取决于其化学结构中有无可与水分子形成 氢键的极性基团及其强弱和数量。
• 蛋白质纤维H-(-HN-CH-CO-)-OH 主链含酰胺基(CONH-肽键), 侧链上含羟基、氨基、羧基 • 纤维素纤维:每个葡萄糖剩其上含三个羟基 • 聚酰胺:隔几个C原子有一个酰胺基 • 腈纶:氰基 • 涤纶:酯键,吸水性差 • 氯纶丙纶:几乎为0
一、纤维素纤维的吸湿和溶胀
与超分子结构有关
吸湿主要发生在无定形区的结晶区表面,无定形 区越大,吸湿性越强。 如棉和粘胶纤维, 粘胶纤维与棉纤维的吸湿比相 对 湿 度(%)
520406080吸湿比1.99 2.132.082.031.98
提高疏水性纤维的吸湿性:内部形成毛细孔,枵 进行适当的表面处理,如涤纶超细纤维。
聚合度:铜氨溶液粘度法 强度 铜值和碘值:利用醛基的还原性
铜值:100g干纤维素能使二价铜还原成一价铜的克 数,其反应如下: Cell-CHO+2CuSO4+2H2O→CellCOOH+Cu2O+2H2SO4 碘值:1g干纤维素能还原0.1NI2溶液的毫升数,其 反应如下: Cell-CHO+I2+2NaOH→Cell-COOH+2NaI+H2O
二、碱对纤维素的作用
浓碱引起棉纤维剧烈溶胀机理: NaOH H2O - H2O 纤维素I → Na-纤维素 → H2O-纤维素 → 纤维素Ⅱ (天然纤维素) (碱纤维素) (水合纤维素) (丝光纤维 素) 钠离子体积小,它可以进入到纤维的晶区;同时Na+是一种水 化能力很强的离子,环绕在一个Na+周围的水分子多达66个之 多,以至形成一个水化层,当Na+进入fibre内部并与fibre结合 时,大量的水分也被带入,因而引起了剧烈溶胀,由于能进入 晶区,因此,溶胀是不可逆的。 这种溶胀受温度的影响,放热反应,提高温度不利于生成碱纤 维素。 溶胀也受NaOH浓度及中性盐的影响,当NaOH浓度高及中性 盐存在时,与钠离子争夺水分子,使水化层变薄,溶胀程度降 低。
2-纤维材料的改性方法

接枝效率=
接枝在聚合物上的单体质量
×100%
接枝在聚合物上的单体质量+接枝单体均聚物质量
在链转移接枝中,影响接枝效率的因素:引发剂、聚合物 主链结构、单体种类、反应配比及反应条件等。
一般认为,过氧化物苯甲酰(BPO)的引发效率比偶氮二 异丁氰(AICH
OCCH3 O
2.活性基团引入法
原理:首先在聚合物的主干上导入易分解的活性基团,然后 在光、热作用下分解成自由基与单体进行接枝共聚。
H CC H2
Br
CC H2
hv
CC H2
BBB
CC H2
nB
叔碳上的氢很容易氧化,生成氢过氧化基团,进而分解为自由 基,由此可利用聚对异丙基苯乙烯支取甲基丙烯酸甲酯接枝物。
甲基丙烯酸甲酯接枝物
经接枝改性后,纤维的超分子结构受到某种程度的破坏.强度有所降 低,伸长率增加,手感变差,但通常对纤维制品的服用性能影响不大。
26
嵌段共聚改性
一.基本原理 定义:嵌段共聚物分子链具有线型结构,是由至少两种以上 不同单体聚合而成的长链段组成。嵌段共聚可以看成是接枝 共聚的特例,其接枝点位于聚合物主链的两端。 嵌段共聚物可分为三种链段序列基本结构形式:
侧连含有那些容易受辐射照激发产生自由基的结构,如:
3.功能基反应法
含有侧基功能基的聚合物,可加入端基聚合物与之反应形成 接枝共聚物
优点:接枝效率高,接枝的聚合度则由端基聚合物的聚合度决 定,所以这种接枝方法可用于高分子材料的分子设计和合成。
4.其它方法-大单体技术合成接枝共聚物
近40年的研究表明,人们可以合成设计的接枝共聚物,即 采用大分子单体与小分子单体共聚合成规整接枝共聚物,也 就是大单体合成接枝共聚物的技术,这使其不仅在化学领域 中应用广泛,在医学、工程材料等领域也有独特的应用。
二醋酸纤维素有什么用途

二醋酸纤维素有什么用途1.纤维制造二醋酸纤维素是纤维产业中的关键原料。
它可以通过纳米纤维、纤维素膜和聚合物复合纤维等工艺,制造出纤维产品。
二醋酸纤维素的纤维细度很小,可达到纳米级别,具有高比表面积和出色的机械强度。
这使得它在过滤材料、防护衣物、过滤薄膜、纳米纤维织物和生物医学应用等方面有广泛的应用。
2.食品工业二醋酸纤维素通常作为增稠剂、乳化剂和稳定剂在食品加工中使用。
它可以增加食品的黏度,改善乳化和分散性能,并增加食品的质感和储存稳定性。
二醋酸纤维素广泛应用于冷冻食品、凝胶状食品、酱料、甜点、乳品、蛋糕、面包等各类食品产品。
3.化妆品二醋酸纤维素在化妆品中用作增稠剂、乳化剂和稳定剂。
它可以增加化妆品的黏度和稠度,调节乳液的流动性,使化妆品更容易涂抹和吸收。
二醋酸纤维素还可以改善产品的质感,增加产品的稳定性和保湿性能。
它广泛应用于面霜、乳液、洗发水、沐浴露、化妆水、精华液等个人护理产品中。
4.制药工业二醋酸纤维素可在制药工业中用作胶囊的包衣剂,可以改善胶囊的稳定性和溶解性,保护药物免受环境的影响,并提高胶囊的容纳量。
此外,二醋酸纤维素还可以用作药片和颗粒剂的包衣剂,在制剂食品、口香糖和咀嚼片等方面也有应用。
5.纺织工业6.其他应用除了上述应用之外,二醋酸纤维素还有许多其他用途。
例如,它可以用作接着剂,在制造陶瓷、塑料和橡胶等方面发挥作用。
此外,二醋酸纤维素还可以用作水处理、石油开采和建筑材料等领域的添加剂。
总而言之,二醋酸纤维素在工业和日常生活中有广泛的应用。
它的特殊性质使得它成为纤维、食品、制药和化妆品等行业的重要组成部分。
随着技术的发展和创新的推动,二醋酸纤维素的用途还将继续扩大和拓展。
二醋酸纤维素用途

二醋酸纤维素用途1.纺织品和纤维:二醋酸纤维素可以制成纤维,用于纺织品的生产。
这种纤维具有柔软度高、光泽好、吸湿性强、透气性好、抗皱性好等特点。
因此,二醋酸纤维素纤维常被用于制作高质量的衣物、床上用品、家居用品等。
此外,它还可以制成合成纤维,如二醋酸纤维素纤维素膜,用于包装材料、滤料、医疗敷料等。
2.薄膜和塑料:二醋酸纤维素可以制成薄膜和塑料制品。
这些制品具有耐温性、耐化学腐蚀性、保水性、透明度高、可塑性好等特点。
因此,它们常被用于包装材料、餐具、文件夹、卡片、玩具、电子产品外壳等。
3.涂料和胶黏剂:二醋酸纤维素可以作为涂料和胶黏剂的增溶剂和稠化剂。
二醋酸纤维素溶液可以形成均匀的涂层,并且具有良好的耐候性。
它可以用于木材涂料、汽车涂装、纸张涂层、墙面涂料等。
在胶黏剂方面,二醋酸纤维素可以增加黏性和粘附性,用于书籍装订、封箱胶、胶带等。
4.药物和医疗应用:二醋酸纤维素被广泛应用于药物和医疗领域。
它可以作为缓释剂、封片剂、粉末剂、胶囊剂等药物的辅料。
此外,二醋酸纤维素膜还可以用作药物包装材料和医疗敷料,具有抗菌、透气、吸水性好的特点。
此外,二醋酸纤维素还可以制成人工血管、人工皮肤等医用材料。
5.滤料和分离膜:由于二醋酸纤维素具有良好的吸附性能和渗透性能,它被广泛应用于滤料和分离膜的制备。
二醋酸纤维素滤料广泛用于饮用水净化、废水处理、空气过滤等领域。
分离膜则可以用于气体和液体的分离和纯化,如气体分离、溶剂萃取、超滤等。
6.其他应用领域:除了以上几个应用领域以外,二醋酸纤维素还被用于烟草制造、摄影胶片、电解质器件、电池隔膜、香水等。
总而言之,二醋酸纤维素是一种多功能高分子材料,具有广泛的应用前景。
随着科技的进步和需求的增加,相信它可以在更多的领域发挥重要作用。
tancel纤维 2

Tencel纤维简介绿色环保是世界纺织品发展的趋势之一,Tencel适应了社会的发展与需求。
是一种新型的纤维!Tencel纤维是由Courtaulds公司开发生产的一种新型纤维素纤维。
Tencel纤维以针叶树木为主要原料,其生产工艺过程是将纤维素直接溶解在化学溶剂中,不经过化学反应,而是溶解,凝固,干燥等物理过程合理地组成纺丝工艺技术。
工艺过程中不使用造成严重污染的二氧化硫,强酸,强碱等有害物质,生产中溶剂无毒且能完全回收,无废弃物,无污染。
这种工艺所用流程短,制取的纤维不仅具有良好的吸湿性,舒适性,光泽及良好的上染性和生物降解性,而且强力尤其是湿态强力也由于传统的粘胶纤维!Tencel纤维的结构特点Tencel纤维的结构域粘胶纤维有很大不同,Tencel纤维的截面是规整的圆形,表面光滑,基本上是由全芯层组成,皮层很薄,纤维分子取向很好,分子排列的紧密程度高于棉和粘胶纤维许多。
如图Tencel纤维具有很高的聚合度,结晶度。
由于其生产工艺过程属于物理过程,天然的木浆纤维素结构几乎没有被破坏。
从而具有较高的聚合度。
聚合度对纤维的物理机械性能,尤其是对断裂强度,勾结强度和疲劳强度有一定影响。
一般随纤维聚合度的增大,纤维的强度也有所增大。
聚合度高,表明纤维素大分子链较长,同一纤维素大分子可以同时通过几个结晶区和无定形区,这样就把几个结晶区和无定形区连在一起,组成联系较紧密的“整体”。
纤维不容易拉断!具体参数如表一。
结晶部分与无定形部分比率达到9:1,使之具有高强度,高湿模量,干湿强力比高达85%的特点具体数据如表二Tencel纤维的干态强度远超过其他纤维,沸水收缩率为0.4%。
Tencel纤维有较低的断裂伸长。
Tencel纤维的断裂伸长干态下为12%~15%,湿态为15%~17%。
几种纤维的负荷~延伸曲线、纤维直径膨胀率随NaOH浓度的变化及Tencel 纤维的原纤化现象如图Tencel纤维的性能通过对Tencel纤维的结构分析,可以看出Tencel纤维的机械物理性能好,收缩率低,耐洗性好手感和悬垂性好,光泽微妙;可生物降解;可通过常规方法漂白染色,具有有效地染料吸收性,产生自然光泽;可进行广泛的物理化学处理,诸如酸洗石洗,酶处理,刷绒,仿鹿皮等,以获得各种良好的手感和穿着性能。
纤维新材料及应用-2高技术

(g/d) 9.0 9.5 9.5 25.0 9.5 9.0 5.0 4.0
纤维管理新部材料
纤维实现高强度的必要条件:
1.主键键强大。
2.大分子横截面积小。
3.取向度高(能够实现高取向)
4.结晶度高,缺陷少。
保障条件:
大分子之间缠结少。 分子链规整。 分子量大。 合适的工艺条件。
内部 资料
纤维管理新部材料
内部 资料
高技术纤维
纤维管理新部材料
内部
高强力高模量纤维
资料
定义:一般把强度高于3GPa或 20g/D纤维称为高强力纤维.
一般模量要在200GPa以上。
Pa KPa MPa GPa TPa
纤维管理新部材料
内部 资料
强度
模量
碳纤维(HT) 26g/D 4.6GPa 1500 g/D 235GPa
内部 资料
纤维管理新部材料
内部 资料
三大高性能纤维中,芳纶的产量和需求量是最大的,回顾
2019年世界对位芳纶的产量约4.2万吨,2019-2019年期间
年对位芳纶世界总产量约5.5万吨。对位芳纶的生产商主
要是Dupont公司和Teijin公司两家,其产量分别约占世界
对位芳纶总产量的55%和45%,其它国家或公司仅有少量
内部 资料
纤维管理新部材料
内部 资料
(二)结构与性能
(实际强度只相当于理论强度的10%左右,如何进一步提 高强度仍是当前PPTA纤维研究中的重要课题。)
PPБайду номын сангаасA的结构模型:
存在由伸直分子链聚集而成的原纤。 纤维横截面存在皮芯结构上的差异。 纤维中原纤之间存在微孔。 沿纤维轴向存在周期长度约150~250nm、 与结晶C轴0~10°夹角的褶裥结构。
纤维素分类及用途

纤维素分类及用途一、纤维素的定义和特点纤维素(Cellulose)是一种天然高分子有机化合物,由若干个葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成,呈线性结构。
其特点包括:1.高强度:纤维素是天然的纤维支撑体,具有很高的拉伸强度和抗压能力。
2.可降解:纤维素在自然环境中可被细菌和真菌降解,不会对环境造成污染。
3.表面亲水性:纤维素具有良好的润湿性和吸湿性,有助于水分传导和调节。
二、纤维素的分类根据来源和结构的不同,纤维素可以分为多种类型。
下面将介绍四种常见的纤维素分类及其特点。
1. 棉纤维素棉纤维素是从棉花中提取的纤维素,是最常见的纺织原料之一。
其特点如下:•韧性强:棉纤维素纤维强度高,适用于制作耐磨损的纺织品。
•吸湿性好:棉纤维素具有良好的吸湿性,穿着舒适,适合夏季服装。
•透气性佳:棉纤维素具有良好的透气性,有利于排汗和保持皮肤干爽。
2. 木质纤维素木质纤维素是从木材中提取的纤维素,广泛应用于纸浆、纸张和木质板材等领域。
其特点如下:•纤维细长:木质纤维素纤维细长,纸张质地坚韧,适合书写和印刷。
•耐酸碱性好:木质纤维素具有一定的耐酸碱性,不易受化学腐蚀。
•隔热性能优秀:木质纤维素是一种优良的隔热材料,广泛应用于建筑领域。
3. 大麦纤维素大麦纤维素是从大麦植物中提取的纤维素,具有一定的应用潜力。
其特点如下:•纤维粗糙:大麦纤维素纤维表面粗糙,不易滑动,适合制作防滑材料。
•耐磨性强:大麦纤维素具有较高的耐磨性,适用于制作耐磨材料。
•可食用:大麦纤维素可作为食品添加剂,具有增加食品纤维含量的功效。
4. 水晶纤维素水晶纤维素是从海藻等水生植物中提取的纤维素,是一种新型环保纤维素材料。
其特点如下:•透明度高:水晶纤维素具有极高的透明度,适用于制作光学材料和皮肤组织模拟器。
•生物相容性好:水晶纤维素对人体无毒无害,可作为医疗材料使用。
•可降解性优秀:水晶纤维素能够被自然环境中的细菌降解,对环境友好。
三、纤维素的用途纤维素在各个领域得到广泛应用,下面列举了几个常见的用途。
2-羟乙基纤维素

2-羟乙基纤维素
2-羟乙基纤维素(2-hydroxyethyl cellulose,简称HEC)是一
种水溶性高分子化合物,是羟乙基纤维素的一种衍生物。
它是由纤维素经过化学修饰得到的,在纤维素的亲水基上引入了羟乙基基团(-CH2CH2OH)。
2-羟乙基纤维素具有良好的水溶性和增稠性能,能够在水中形
成稳定的胶体溶液。
它具有良好的增稠、保湿、凝胶、分散、粘附等性质,在医药、化妆品、食品、涂料、纸浆等领域有广泛的应用。
在医药领域,2-羟乙基纤维素被用作药物控释和缓释剂,能够
延缓药物在体内的释放速度,提高药效持续时间。
它也可以作为眼药水、口腔刷液等药剂的稠化剂。
在化妆品领域,2-羟乙基纤维素常被用作凝胶剂、增稠剂和保
湿剂。
它可以增加化妆品的粘度,使其更易于涂抹和延展。
同时,它也能提供良好的保湿效果,帮助皮肤保持水分。
在食品加工中,2-羟乙基纤维素常被用作增稠剂和稳定剂。
它
可以改善食品的质地和口感,并能够增加食品的黏度和稠度。
在涂料工业中,2-羟乙基纤维素通常被用作分散剂和稳定剂,
能够防止颜料颗粒的沉淀和团聚,提高涂料的均匀性和稳定性。
在纸浆工业中,2-羟乙基纤维素常被用作纸张的增稠剂和强化剂,能够改善纸张的强度和质地,提高纸张的质量。
总之,2-羟乙基纤维素是一种多功能的高分子化合物,在各个领域都有着广泛的应用前景。
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用酸酐、酰氯等活性酰基化试剂处理木质原料,可使 木质填料表面的部分羟基与之反应生成酯类化合物。极性较 弱的酯基取代了强极性的羟基,破坏了部分缔合氢键,降低了 木质填料的表面极性。
Takatani等以醋酸酐、丙酸、丁酸等羧酸合成纤维素酯,并用作赤 松木粉/聚乳酸复合材料的增容剂,其改性效果明显优于马来酸酐接枝聚 烯烃。 Takatani M, Kohei I, Sakamoto K. Cellulose esters as compatibilizers in wood /poly(lactic acid) composite[J]. Journal of wood science, 2008, 54(1): 54-61
Kazayawoko M, Balatinecz JJ, Matuana LM. Surface modification and adhesion mechanisms in wood fiber polypropylene composites[J]. J Mater Sci, 1999, 34(24): 6189-6199
5.2 生物质-无机复合材料
生物质-无机质复合材料是以无机质(水泥、石膏、粉煤 灰等)为主胶结材料,以生物质纤维为增强材料,添加一定 的化学添加剂(水玻璃、氯化钙等),在一定工艺条件下制 成的复合材料。
将植物纤维与水泥胶凝材料相结合制备水泥基植物纤维 复合材料,作为增强材料的复合型建材是一种有效的利用途 径。不少发展中国家开始研究开发用木浆纤维以外的植物纤 维做水泥沙浆的增强材料。 由于界面相容性较差和植物纤维抽提物渗出而影响水泥 固化等原因, 现有植物纤维- 水泥复合材料的力学强度等方面 的性能相对较低。
2 化学改性
根据其实现的手段可以分为以碱处理、酰化处理、界面 改性剂处理等。 碱处理一般是以较低浓度的NaOH溶液对木质纤维表面 进行处理,以除去纤维表面存在的果胶、半纤维素、木质素 和单宁等物质,使纤维空腔化和原纤化。
Mizanur等用浓度为7%NaOH溶液处理木纤维后浸入3%的丙烯酸乙酯 的甲醇溶液中经紫外光照射接枝,经比较与未用的NaOH溶液处理的试样 比较接枝率提高了50%,拉伸强度提高了22%,吸水率降低明显,耐候性 和耐环境能力也有大幅提高,但木纤维的弹性略有下降。 Mizanur RM. UV-cured henequen fibers as polymeric matrix reinforcement: Studies of physico-mechanical and degradable properties[J]. Mater Design, 2009, 30(6): 2191-2197
异氰酸酯类偶联剂依靠其分子链一侧的异氰酸根与木纤 维填料上的羟基发生反应,另一侧的聚合链与树脂基体可以 很好的相容, 进而在两相之间产生架桥作用。
Thielemans等用1,4-二苯基异氰酸酯(PPDI)、亚甲基二苯基异氰酸 酯(MDI)等6种偶联剂改性木粉,发现PPDI、MDI能明显降低木粉 表面的极料或填充材料,经过适当的处 理后聚合物混合,然后采用挤出或注射工艺进行成型加工的 技术。 可以加工各种截面形状的生物质-聚合物复合材料异型材, 具有生产周期短、效率高,产品质量稳定、成本低和易于实 现连续化生产的特点,是目前普遍采用的技术。 一步法成型工艺:
生物质材料 助剂 成品
在对复合材料的深入研究中,人们已经提出了多种界面 理论,如化学键理论、浸润性理论、过渡层理论、机械互锁 理论、摩擦理论、扩散理论、静电理论等。其中较有代表性 的是化学键理论、浸润性理论、机械互锁理论三种理论。 化学键理论是应用最广,也是最成功的理论,其主要 观点是处理填料的改性剂中应既含有能与填料反应的基团, 又含有与基体树脂作用的官能团,由此在界面上形成共价键。 浸润性理论的主要观点为表面浸润是界面粘结的基础, 良好的表面浸润可使增强相与树脂基体之间紧密接触,并发 生吸附作用,使界面分子间产生超过基体内聚能的范德华力, 从而提高了复合材料强度。 机械互锁理论认为,微观角度上增强纤维表面是粗糙 不平的,并有许多微裂纹,当树脂基体渗透到纤维中的凹坑 及微裂纹中,固化以后就像一个个锚或钉子一样把两者牢固 地连结一起,使复合材料有较高的粘结强度。
3 渗透(生成)复合
将某种物质(无机、有机、金属元素等)渗注入木材或木质 材料中,并发生沉积或化学作用,从而改良木材性质或赋予木 材某种性能。如塑化复合、酰化复合、酯化复合等。
5.1 生物质/聚合物复合材料
由植物纤维材料与可生物降解塑料复合制备环境友好的 生物质复合材料( bio-composites) 已成为新世纪的研究热点, 被认为是21 世纪最有发展前景的材料之一。 天然植物纤维原料来源广泛, 可再生;成本低廉, 与可生 物降解塑料复合, 改善性能, 降低成本; 废弃后可以自行分解, 不会对环境造成污染, 有助于保护环境, 实现人与自然的协调 发展。 按聚合物种类区分,可分为生物质/合成聚合物复合材料、 生物质/天然高分子复合材料。 按加工方式区分,可分为热压成型技术、挤出成型技术、 注射引发聚合技术等。
加入界面改性剂是最简单且有效的方法,也是目前木塑 复合材料相容性研究领域中报道最多的方法。用于木塑复合 材料制备的常见界面改性剂有硅烷偶联剂、钛酸酯及铝酸酯 偶联剂、异氰酸酯类偶联剂及各种极性与非极性单体的共聚 物、接枝物等。
Matuana等[79,80]的研 究表明,γ-氨基丙基三 甲氧基硅烷适合改善 PVC/木纤维的界面黏 合力,从而提高复合材 料的拉伸强度,这是由 于经γ-氨基丙基三甲氧 基硅烷改性的木纤维与 PVC通过酸碱作用形成 化学键增强界面黏力, 有效改善了纤维与PVC 基体间的界面结合。
Thielemans B, Dufresne A, Chaussy D, et al. Surface functionalization of cellulose fibers and their incorporation in renewable polymeric matrices [J]. Compos Sci Technol, 2008, 68(15-16): 3193-3201
复合方法
由一定形状(短、薄或旋切的单板)的板材。涂胶层积、加 压胶合而成的具有层状结构的一定规格,形状的结构材料。如 三合板、胶合木。
1 层积复合
2 混合复合
以木材或木质材料为基质与其他物质如无机质、矿物质等 混合或木质纤维材料之间相混合,加压成板。如水泥刨花板、 石膏刨花板木材金属复合材料、生物质-聚合物复合材料。
热压成型工艺:
适用于高比例生物质材料含量的复合材料制造,一般生物质材 料在50%以上,甚至70%,即将生物质纤维素原料经简单的 常温复合方式混合(组坯)后再热压成复合材料。特点是可 加工各种不同的纤维素纤维材料形态的复合材料板材及型材。 工艺路线图:
生物质材料 干燥 定量(加偶联剂) 混合 聚合物 干燥 定量(加偶联剂) 冷却 热压 铺装 预压
各种极性与非极性单体的共聚物、接枝物也在复合材 料中表现出良好的界面改性效果。这类相容剂有马来酸酐接 枝聚丙烯(PP-g-MAH)、马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)、 马来酸酐接枝乙丙橡胶(EPDM-g-MAH)、乙烯醋酸乙烯共聚 物(EVA)、醋酸乙烯酯(EAA)等。
Kazayawoko等以MAPP对木粉/PP复合材料进行增容。FT-IR的结果 表明,木粉与MAPP之间发生了酯键连接。
切割
牵引
挤出机
挤出成型
定型
冷却
热塑性聚合物
二步法成型工艺: 生物质材料
预处理
热塑性聚合物
预混合
混炼
造粒
复合材料粒料
复合材料粒料
成品
切割
干燥
挤出机
挤出成型
定型
冷却
牵引
界面改性
界面是复合材料中普遍存在,且非常重要的组成部分, 也是复合材料产生协同效应的根本原因。界面太弱会造成复 合材料强度性能下降,界面过强会造成宏观裂纹容易扩展、 断裂韧性降低,从而降低材料的强度。 木质填料具有强极性和亲水性, 以及较高的表面能。而 聚合物基体大多是非极性或弱极性的高分子材料,表面能较 低。羟基和酚羟基的存在,增大了木材纤维原料之间的团聚 作用, 热加工时会产生聚集现象, 致使其不能在塑料基体中均 匀分散。
纤维素材料-2
5 生物质复合材料
把木质纤维原料与纤维素复合材料归为一类材料。 按其组成可分为生物质/合成高分子复合材料、生 物质/天然分子复合材料、生物质/导电聚合物复 合材料、生物质/碳纳米管复合材料、生物质/金 属杂化材料、生物质/无机杂化材料等等。 按照功能性可分为,力学材料、光学材料、电学 材料、吸附材料、生物医用材料、分离纯化材料、 传感材料等。
韩福芹等以CMC-g-PMMA作为界面改性剂,制备稻壳碎料- 水泥复 合材料。力学性能、声学性能、保温性能良好。 韩福芹,邵 博,王清文, 郭垂根, 刘一星. CMC-g-PMMA 改性稻壳碎料水泥复合材料的性能,林业科学,2009,45(7):101-105.
界面改性的方法根据改性手段的不同,大致可以分为物 理改性与化学改性两类。
1 物理改性
物理改性方法主要包括热处理、放射处理等。热处理法 是比较传统的处理方法,用于去除植物纤维中的游离水和部 分结合水。放射处理包括超声处理、微波处理、等离子体放 电处理、汽爆处理等。 物理改性的特点是不需要加入任何其他试剂,成本相对 较低,基本上不会对环境造成影响,但单独使用效果不明显, 更多的是为后面的化学改性做准备。
铜胺及一些天然高分子等也可以作为复合材料的界面改性
剂。
Jiang等采用乙醇胺铜溶液处理木纤维制备PVC/木纤维复合材料。制得 的木塑复合材料力学性能显著提高。当铜的浓度为木纤维的0.2%~0.6%时 处理效果较好。——导热性能得到改善 ,且铜胺可能与木纤维形成复合物。 Shah 等研究了天然高分子甲壳素和壳聚糖作偶联剂对木粉/PVC复合材 料的影响。甲壳素和壳聚糖具有类似于纤维素的主链结构,且分子上带有 氨基,可以改变木纤维与PVC基体间的酸碱作用。 Jiang H, Pascal Kamdemb D. Characterization of the surface and the interphase of PVC-copper amine-treated wood composites[J]. Appl Sur Sci, 2010, 256(14): 4559-4563 Shah BL, Matuana LM. Novel coupling agents for PVC/wood flour composites[J]. J Vinyl Addit Technol, 2005, 11(4): 160-165