竹粉/共聚酰胺激光烧结复合材料的制备与成型特性1)
三种竹粉—聚乳酸(PLA)复合材料的物理力学性能及相容性研究

三种竹粉—聚乳酸(PLA)复合材料的物理力学性能及相容性研究王洪艳;李琴;袁少飞;张建【摘要】以聚乳酸(PLA)、竹粉为主要原料,通过双螺杆挤出工艺制备竹粉—聚乳酸(PLA)复合材料,研究了不同目数的竹粉及马兰酸酐接枝前后竹粉对竹粉—聚乳酸(PLA)复合材料的物理力学性能及相容性的影响.结果表明:同40目竹粉相比,采用100目竹粉、经马兰酸酐接枝后的竹粉制备的竹粉—聚乳酸(PLA)复合材料物理力学性能更高、同时流动性得到明显改善,主要原因是由于100目竹粉及经马兰酸酐接枝后,竹粉和聚乳酸(PLA)相容性得到明显提高.【期刊名称】《山东林业科技》【年(卷),期】2017(047)006【总页数】4页(P6-8,14)【关键词】竹粉;聚乳酸;力学性能;相容性【作者】王洪艳;李琴;袁少飞;张建【作者单位】浙江省林业科学研究院浙江省竹类研究重点实验室,浙江杭州310023;浙江省林业科学研究院浙江省竹类研究重点实验室,浙江杭州310023;浙江省林业科学研究院浙江省竹类研究重点实验室,浙江杭州310023;浙江省林业科学研究院浙江省竹类研究重点实验室,浙江杭州310023【正文语种】中文【中图分类】S781随着资源危机和环境问题的日益严峻,可降解塑料特别是生物可降解塑料受到人们的关注并成为研究热点[1-4]。
在众多的可降解塑料中,被称为“玉米塑料”[5-6]的聚乳酸(PLA)以其优良的生物相容性和降解性在行业中脱颖而出。
聚乳酸(PLA)是从玉米淀粉经生物发酵产生乳酸后经过化学提取而制备,其具有优异的力学性能(较高的强度)及良好的加工性能(可挤出、吹塑和注塑成型等),在倡导绿色环境和可持续发展的今天,聚乳酸(PLA)必将受到更多的重视[7-10]。
与普通塑料(如PP、PE)相比,聚乳酸(PLA)最大缺点就是价格高,为降低聚乳酸(PLA)成本,本文采用价格较低的竹粉和聚乳酸(PLA)混合制备竹粉—聚乳酸(PLA)复合材料,研究了不同目数的竹粉及马兰酸酐接枝前后竹粉对竹粉—聚乳酸(PLA)复合材料的物理力学性能及相容性的影响。
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]。
《家居用竹粉自结合成型板材的制备及应用研究》

《家居用竹粉自结合成型板材的制备及应用研究》一、引言随着人们环保意识的增强和科技的进步,对于新型绿色建材的需求日益增加。
竹子作为一种可再生、环保的生物质资源,其利用价值逐渐被人们所认识。
竹粉自结合成型板材作为一种新型的绿色建材,具有优异的物理性能和环保性能,广泛应用于家居、建筑等领域。
本文旨在研究家居用竹粉自结合成型板材的制备工艺及其应用,以期为相关领域提供参考。
二、竹粉自结合成型板材的制备工艺(一)原料准备竹粉自结合成型板材的主要原料为竹粉、胶黏剂、助剂等。
竹粉应选用无杂质、无霉变的优质竹材,经过粉碎、筛分等工艺得到。
胶黏剂应选用环保型胶黏剂,如植物胶等。
(二)混合搅拌将竹粉、胶黏剂、助剂等按照一定比例混合,通过搅拌机进行充分搅拌,使各组分均匀混合。
(三)成型压制将混合好的竹粉料放入模具中,通过热压机进行热压成型。
热压过程中需控制温度、压力和时间等参数,以保证板材的密度和性能。
(四)后期处理成型后的板材需进行冷却、切割、打磨等后期处理,得到符合要求的竹粉自结合成型板材。
三、竹粉自结合成型板材的性能研究(一)物理性能竹粉自结合成型板材具有优异的物理性能,如抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等。
其物理性能主要取决于原料的选择、混合比例、热压工艺等因素。
(二)环保性能竹粉自结合成型板材采用环保型胶黏剂和生物质资源竹粉为原料,具有优异的环保性能。
其可降解、可回收,对环境无污染。
四、竹粉自结合成型板材的应用(一)家居领域应用竹粉自结合成型板材具有优异的物理性能和环保性能,适用于家居领域的制作。
如衣柜、书柜、床板等家具的制作,以及墙面、地板等装修材料的制作。
(二)建筑领域应用竹粉自结合成型板材还可应用于建筑领域。
如墙体结构、屋顶结构、梁柱等建筑结构的制作。
其轻质高强的特点,能够有效减轻建筑物的自重,提高建筑物的抗震性能。
五、结论本文研究了家居用竹粉自结合成型板材的制备工艺及其应用。
通过原料准备、混合搅拌、成型压制和后期处理等工艺,制备出具有优异物理性能和环保性能的竹粉自结合成型板材。
用于激光烧结粉末的聚酰胺共混物

专利名称:用于激光烧结粉末的聚酰胺共混物
专利类型:发明专利
发明人:C·加布里埃尔,F·里克特,P·克洛克,T·迈尔,K·斯托尔申请号:CN201780046999.5
申请日:20170721
公开号:CN109642076B
公开日:
20220125
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明涉及通过一种选择性激光烧结烧结粉末(SP)而制备成型体的方法。
烧结粉末(SP)包含至少一种半结晶聚酰胺和至少一种尼龙6I/6T。
本发明还涉及一种可通过本发明方法获得的成型体,以及尼龙6I/6T在烧结粉末(SP)中用于拓宽烧结粉末(SP)的烧结窗口(WSP)的用途。
申请人:巴斯夫欧洲公司
地址:德国莱茵河畔路德维希港
国籍:DE
代理机构:北京市中咨律师事务所
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竹粉与塑料复合生产工艺流程

竹粉与塑料复合生产工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
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聚乳酸竹粉复合材料性能影响因素分析

聚乳酸竹粉复合材料性能影响因素分析作者:夏宜路琴葛通等来源:《农业开发与装备》 2018年第4期摘要:以竹粉、聚乳酸(PLA)为原材料,以模压成型的方法制备竹粉/PLA复合材料,通过测试其力学性能,摩擦磨损性能和吸水性能来分析竹粉的含量对复合材料性能的影响。
实验结果表明:当竹粉含量为30%时,复合材料的洛氏硬度值,弯曲强度以及抗摩擦磨损性能达到最高,之后呈下降趋势。
竹粉含量为50%时,材料的冲击强度,拉伸强度达到最大值,竹粉含量超过50%之后,开始明显下降。
复合材料的吸水性能逐渐增加。
综合实验结果来看,竹粉的添加有利于改善力学性能,提高材料的抗摩擦磨损性能和吸水性能。
关键词:竹粉;PLA;吸水性能;力学性能;摩擦磨损性能0 引言聚乳酸(PLA)是一种新型的可生物降解的热塑性树脂。
但是,亲水性差,耐热温度低,脆性高,力学强度低,极大地限制了应用。
天然竹纤维具有长径比大、比强度高、比表面积大、密度低、可再生以及可生物降解等诸多优点,且竹子资源丰富,价廉,用竹纤维增强的聚合物基复合材料具有较良好的力学性能,于是受到很多环保爱好者的青睐[1-3]。
在植物纤维改性PLA方面,吴学森等[4]采用交联的方法对淀粉改性并探究了淀粉含量对聚乳酸复合材料的影响,结果显示,淀粉含量增加会导致材料力学性能下降,但是增加淀粉交联程度可以减少材料力学性能的下降。
张建等[5]以稻秸秆、麦秸秆、稻壳三种植物纤维作为填充相,制备PLA/植物纤维复合材料并进行性能测试。
尹晓琛[6]等用在木纤维的表面和表面的缝隙处培养木醋杆菌生长的方法,再由混炼挤出制备出聚乳酸木粉复合材料;毛海良[7]等应用热压成型技术进行材料与竹纤维复合成型。
竹纤维等植物纤维在与基体树脂复合之前,一般要进行表面改性处理,从而降低其吸水性,提高与低极性基体树脂的界面相容性和粘合性[8,11]。
但是对竹纤维这一因素对复合材料性能的影响,相关研究不是很多。
在此次实验中,固定硅烷偶联剂比例为3%,偶联剂的添加可以在一定程度上改善PLA的弹性模量,对材料进行各项性能测试来研究竹粉含量对PLA力学性能,摩擦磨损性能和吸水性能的影响。
竹粉含量及改性对聚乳酸基竹塑复合材料性能的影响

XUEYifan,HANChenyang,NIZhongjin,NIYihua,LYUYan
研究采用竹粉和聚乳酸作为原料,使用热压成型工艺制备全降解的聚乳酸基竹塑复合材料。首先研究 了竹粉含量对该材料的加工流变性、结晶性能、力学性能和吸水率等综合性能的影响规律,随后对竹粉分别 进行了碱处理和硅烷偶联剂改性,探索了这两种改性方式对该材料结晶性能、界面相容性、力学性能和吸水 率的影响。
1 实验部分
竹子学报,2020,39(3):58-66 JournalofBambooResearch
竹粉含量及改性对聚乳酸基竹塑复合材料性能的影响
薛一帆,韩晨阳,倪忠进,倪益华,吕 艳
(浙江农林大学 工程学院,浙江 杭州 311300)
摘 要 以竹粉和聚乳酸作为原料,采用热压成型工艺制备聚乳酸基竹塑复合材料。研究了竹粉含量 以及不同改性方法对竹塑复合材料性能的影响。试验结果表明:在一定范围内,随着竹粉含量的增加, 该材料的平衡转矩、拉伸强度、弯曲强度及吸水率呈现上升趋势,当竹粉含量超过 50%时,拉伸强度和 弯曲强度开始呈现下降趋势,而流动性能、结晶度和冲击强度总体呈现下降趋势。对竹粉表面分别进行 了碱处理改性和硅烷偶联剂改性,相较于未改性的竹粉 /聚乳酸复合材料,碱处理提高了复合材料的结 晶度,偶联剂改性降低了复合材料的结晶度,这 2种改性后的复合材料的力学性能均有所增强,竹粉与聚 乳酸的界面相容性提高,而吸水率则有所下降,其中硅烷偶联剂改性对复合材料性能的提升更为明显。 关键词 聚乳酸;竹粉;竹塑复合材料;表面改性
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竹粉/共聚酰胺激光烧结复合材料的制备与成型特性1)赵德金;郭艳玲;宋文龙;姜凯(译)【摘要】We prepared bamboo flour/copolyamide composite and determined the preheating temperature of the powder bed of se -lective laser sintering machine through the DSC curve .We studied the properties of laser sintering and forming mechanism of bamboo flour/copolyamide composite using scanning electron microscopy images .The average tensile strength of 8.3 MPa was obtained when the laser power was 10 W, sintering spacing was 0.1 mm, the thickness of a layer was 0.1 mm, and the laser scanning speed was 2 000 mm/s.%利用物理混合法制备了竹粉/共聚酰胺复合材料,并且研究了该材料的激光烧结特性;通过DSC曲线,确定粉床的预热温度,利用电镜扫描图片分析了该材料激光烧结成型特性。
结果表明该材料具有良好的激光烧结特性,成型精度较高。
当选用激光功率10 W、烧结间距0.1 mm、层厚0.1 mm和扫描速度2000 mm/s加工参数时,拉伸件的平均拉伸强度8.3 MPa。
【期刊名称】《东北林业大学学报》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】4页(P107-109,115)【关键词】选择性激光烧结;竹粉;共聚酰胺;成型特性【作者】赵德金;郭艳玲;宋文龙;姜凯(译)【作者单位】东北林业大学,哈尔滨,150040;东北林业大学,哈尔滨,150040;东北林业大学,哈尔滨,150040;东北林业大学,哈尔滨,150040【正文语种】中文【中图分类】TB332选择性激光烧结是增材制造技术的一种,也叫分层制造技术,该技术主要利用STL 格式零件模型的分层信息,用计算机控制激光对该零件进行一层一层的加工。
这项技术已经被广泛应用成品金属件加工和使用热塑性树脂加工的熔模铸造用模型、样机、工艺品及功能性零件[1-2]。
目前被广泛研究的激光烧结热塑性树脂材料一般都是尼龙11、尼龙12、聚丙烯以及聚醚醚酮等材料[3-6]。
大多数学者基本都是研究尼龙基复合材料力学特性、激光烧结参数,以及添加增强填料对材料综合性能的影响[7-10],有关天然植物纤维粉末热塑性树脂,有学者研究过木粉/聚醚砜(PES)热熔胶和稻壳粉/Co-PES 热熔胶粉复合材料激光烧结特性,得出其拉伸强度分别为1.21、1.47 MPa[11-12]。
竹粉也是天然植物纤维,竹材具有良好的力学性能,材料脆性大,易于加工粉碎,竹制品产生的废弃物占竹材料质量的60%[13]。
竹子生长周期短,成材快,随着木材资源的匮乏,竹材在应用上将成为木材的替代品。
那么随着竹制品企业的发展,这部分竹材废弃物的利用将成为一个重要问题。
本实验研究了竹粉/共聚酰胺复合材料的激光烧结以及其成型特性。
1 材料与方法1.1 材料及设备竹粉,自制,120 目。
共聚酰胺,复合偶联剂,抗氧剂和润滑剂。
振动筛(新乡华成机械设备有限公司)、带加热功能高速混合机(张家港市宏基机械有限公司)、万能拉伸实验台(MTS 系统公司),差示扫描量热分析仪(Perkin ElmerDiamond DSC,美国)和电子扫描显微镜(FEI Quanta 200,荷兰)。
1.2 竹粉/共聚酯复合材料的制备本实验竹材废弃物从某竹筷厂收集,并用粉碎机将其进一步粉碎,利用振动筛使用标准120 目筛网将粉碎的竹粉进行筛分,获得粒径小于120 μm 的竹粉;然后利用张家港弘基机械厂生产的具有加热功能的高速混合机对竹粉进行烘干处理。
利用混合机自加热和混合机叶片和竹粉高速摩擦产生的热量使竹粉迅速升温,通过控制混合机的转速以及加热温度将竹粉的干燥温度控制在100 ~120 ℃。
利用高速混合机干燥,高速混合机的叶片不断地搅拌竹粉,水蒸气可快速地通过混合机的排气孔排出,对竹粉的干燥均匀且快速,一般干燥5 ~6 h,竹粉的含水率小于5%。
干燥后的竹粉堆积密度为0.35 g/cm3,电镜扫描图片如图1a 所示,观察图片发现竹粉有大量短竹纤维和不规则片状颗粒组成。
共聚酯是一种白色无毒无味的环境友好型热塑性树脂粉末材料,电镜扫描图片如图1b 所示,共聚酰胺由大量不规则块状颗粒组成。
按m(竹粉)∶m(共聚酰胺)= 1 ∶3 配比,同时加入少量复合偶联剂、抗氧剂和润滑剂利用高速混合机在50 ℃以下700~800 r/min 混合15 min。
将竹粉/共聚酰复合材料塑封保存。
由于竹粉相对于矿物填料具有质量轻和质地柔软的特点,在竹粉/共聚酰复合材料制备和加工过程中对设备的磨损小,并且机械阻力小。
图1 粉末电镜扫描图片(×500)a.竹粉 b.共聚酰胺1.3 选择型激光烧结拉伸测试件采用华中科技大学HRPS-ⅢA 型激光烧结机烧结,采用波长为10.6 μm、光斑为(2.6±0.4)mm、功率为55W 的CO2 激光器,拉伸测试按照ISO527-1 进行拉伸测试,其零件尺寸165 mm×13 mm×4 mm。
1.4 拉伸测试和电镜扫描采用万能拉伸试验台进行拉伸测试,拉伸速度为5 mm/min。
零件的激光烧结表面和断面采用电子扫描显微镜进行扫描。
1.5 DSC 测试使用差示扫描量热分析仪对共聚酰胺做DSC分析。
DSC 分析测试时,取样品5 mg 左右,升温速率为10 ℃/min,温度范围为40 ~180 ℃;降温5 ℃/min,温度范围40 ~180 ℃。
采用氮气保护,流速为20 mL/min。
图2 共聚酰胺DSC 曲线表1 粉床预热温度对竹粉/共聚酰胺复合材料单层激光加工的影响组预热温度/℃ 效果1 43 严重翘曲变形70 翘曲变形3 2 80 轻微翘曲变形4 90 未发生翘曲变形5 105 铺粉出现结块现象2 结果与分析2.1 DSC 曲线分析共聚酰胺作为竹粉的黏合剂,恰当的粉床预热温度将减少竹粉/共聚酰胺复合材料在激光烧结加工过程中翘曲变形,保证加工的顺利进行。
从图2 可以看出,共聚酰胺升温曲线有两个放热峰,说明该共聚酰胺有两种材料复合而成,降温曲线没有明显的吸热峰,说明该材料在40 ~180 ℃发生固化,没有较大的吸热现象。
通过实验来确定粉床的预热温度,将粉床的预热温度设定为43、70、80、90、105 ℃等5 个温度进行单层激光烧结实验,效果如表1 所示。
结果表明,预热温度为90 ℃比较理想。
2.2 选择性激光烧结激光烧结加工零件的主要参数有激光功率(P)、激光扫描间距(s)、激光扫描速度(v)和铺粉层厚(l)4 个参数,而激光烧结加工的能量密度(DE)可由以下公式计算[14]:本实验研究了当激光功率为10 W、激光扫描速度为2 000 mm/s、铺粉厚度为0.1 mm,以及扫描间距为0.1、0.15 和0.2 激光烧结拉伸测试件的力学特性,拉伸强度平均值如图3 所示,拉伸件的应力应变曲线如图4 所示。
从图3 可以看出,当激光功率10 W、扫描速度2 000 mm/s、铺粉层厚0.1 mm 和激光扫描间距为0.1 mm 时,拉伸强度为8.3 MPa。
拉伸件的力学强度随着激光扫描间距增加而减小,根据公式(1)可知,激光扫描间距增加,则能量密度数值降低,推测共聚酰胺对竹粉的粘结效果降低,最终导致力学强度降低。
图3 扫描间距对拉伸强度的影响激光功率10 W,扫描速度2 m/s,铺粉层厚0.1 mm。
图4 拉伸件的力位移曲线激光功率10 W,扫描速度2 m/s,铺粉层厚0.1 mm。
拉伸测试件的标距为l0=50 mm,l1 为拉伸测试件标距变形后的断裂长度值,断裂伸长率由下列公式计算:从图4 可以看出,拉伸过程中,拉伸测试件具有明显的线性阶段,断裂伸长率较大,通过公式(2)计算分别为:当扫描间距为0.1 mm 时,断裂伸长率为30%;扫描间距为0.15 mm 时,断裂伸长率为26%;扫描间距为0.2 mm 时,断裂伸长率为38%。
2.3 激光烧结零件微观形貌胶接理论是研究胶接力的形成机理,对于竹粉而言,它是一种表面不规则、多孔性材料,含有大量的纤维素(60%)及木质素(32%),并且它的微纤丝角(2°~10°)[15],竹粉/共聚酰胺复合材料在激光烧结过程中就可以用胶接理论中的化学键理论和机械结合理论来解释。
竹粉中纤维素和木质素含有大量的羟基,复合偶联剂即可与胶黏剂形成化学键又可与纤维素和木质素的羟基发生化学反应形成化学键[16]。
从激光烧结测试件表面和断面可以看出共聚酰胺与竹粉胶合效果显著,说明共聚酰胺在偶联剂的作用下通过激光瞬间加热速溶对竹粉的浸润效果良好,从图5(a)、5(b)放大图片可以看出,竹粉颗粒被共聚酰胺包裹,并与共聚酰胺形成连续的复合材料基体。
这种结构可以用机械结合理论解释,由于竹粉中含有竹纤维和片状粉末颗粒,他们在激光烧结件中充当锚杆,对复合材料起到增强效果,并且表面粗糙存在不规则形状微孔。
这些微孔主要是因为竹粉表面粗糙及共聚酰胺粉末形状不规则,铺粉过程中形成具有空隙的粉末层。
当激光烧结时,共聚酰胺聚合粘结竹粉颗粒形成微孔。
图5 烧结件电镜扫描图片a.激光烧结件表面 b.断面激光功率10 W,扫描速度2 000 mm/s,铺粉层厚0.1 mm,扫描间距0.1 mm。
3 结论本实验制备了一种适合选择性激光烧结的竹塑复合材料,并采用选择性激光烧结制造了结构复杂的零件。
通过电镜扫描图片,结合胶接机理的化学键理论和机械结合理论分析了竹粉/共聚酰胺复合材料的成型机理。
通过实验发现材料的拉伸强度达到8.3 MPa,与木塑复合材料和稻壳塑料复合材料激光烧结拉伸强度相比有了较大提高。
粉床的预热温度对材料的成型影响很大,通过DSC 曲线分析可知,当材料预热温度过低,材料变形严重,当材料预热温度超过融化温度的起点,材料结块,无法顺利进行激光烧结加工。
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