亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        纖維填充量對(duì)菠蘿葉纖維/熱塑性淀粉復(fù)合材料性能的影響

        2022-10-03 07:35:16劉雅奇劉運(yùn)浩李普旺王超宋書會(huì)何祖宇周闖楊子明
        應(yīng)用化工 2022年8期
        關(guān)鍵詞:復(fù)合材料

        劉雅奇,劉運(yùn)浩,李普旺,王超,宋書會(huì),何祖宇,周闖,楊子明

        (1.中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所,廣東 湛江 524091;2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科技學(xué)院,湖北 武漢 430070)

        目前,社會(huì)環(huán)保意識(shí)的提高大大促進(jìn)了生物可降解材料的研究與開(kāi)發(fā),熱塑性淀粉(TPS)因其豐富、成本低而備受關(guān)注。TPS具有熱塑性,并且價(jià)格低廉,降解速率快,但與合成塑料相比,TPS存在力學(xué)和熱性能較差、對(duì)水分的敏感性明顯等缺點(diǎn)[1-2]。熱塑性淀粉的力學(xué)性能差限制了其在復(fù)合材料領(lǐng)域的應(yīng)用[3-6]。天然纖維來(lái)源廣泛,價(jià)格便宜,可自然降解,具有較高的力學(xué)性能和環(huán)境友好性[7]。加入玉米秸稈纖維、黃麻纖維、甘蔗渣、麥秸纖維等可進(jìn)一步改善TPS的性能[8-13]。本文采用熱壓成型法制備菠蘿葉纖維增強(qiáng)熱塑性淀粉復(fù)合材料,探討不同纖維填充量的菠蘿葉纖維對(duì)復(fù)合材料性能的影響。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 原料與儀器

        菠蘿葉,來(lái)自本地湛江田間;瓜爾豆膠由上海源葉生物科技有限公司提供;雙醛淀粉、硬脂酸(麥克林)、甘油、無(wú)水乙醇均為分析純;營(yíng)養(yǎng)土,購(gòu)于沈陽(yáng)花諾生物科技有限公司。

        FZ102微型植物試樣粉碎機(jī);8411電動(dòng)振篩機(jī);DLO-100高速多功能粉碎機(jī);ZG-DR-76精密開(kāi)煉機(jī);PBLH-25平板硫化機(jī);YF8101手動(dòng)沖片機(jī);UTM6503電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī);S4800掃描電子顯微鏡。

        1.2 實(shí)驗(yàn)方法

        首先,將烘干后的菠蘿葉剪成10~20 mm的小段,利用微型植物粉碎機(jī)將菠蘿葉進(jìn)行粉碎,再進(jìn)行30目篩分處理,得到平均長(zhǎng)度為0.6 mm的菠蘿葉纖維。熱塑性淀粉的制備:參照已報(bào)道的研究[10],將得到的塊狀熱塑性淀粉剪成適宜大小投入高速粉碎機(jī)中粉碎,粉碎后裝袋密封備用。

        將熱塑性淀粉、菠蘿葉纖維、硬脂酸、瓜爾豆膠按一定的比例稱量,在高速粉碎機(jī)內(nèi)攪拌混合均勻,以重量比計(jì)算,菠蘿葉纖維填充量為10%,15%,20%,25%,30%,未加菠蘿葉纖維的復(fù)合材料作為對(duì)照樣,采用平板硫化機(jī)進(jìn)行熱壓成型,熱壓工藝條件設(shè)定為溫度110 ℃,壓力為14 MPa,時(shí)間為30 min,待模具冷卻后脫模得到復(fù)合材料。制備復(fù)合材料的原料和作用見(jiàn)表1。

        表1 復(fù)合材料制備所需原料Table 1 Raw materials required for preparation of composite

        2 結(jié)果與討論

        2.1 拉伸性能

        由圖1可知,隨著纖維填充量的增加,復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率都呈現(xiàn)先增加然后逐漸減少的趨勢(shì)。在纖維填充量為15%時(shí),拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長(zhǎng)率都及最佳,分別為7.4 MPa,1.25%,通過(guò)與未添加菠蘿葉纖維的熱塑性淀粉基復(fù)合材料對(duì)比,拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長(zhǎng)率都分別增加了35.14%,32.80%;實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),菠蘿葉纖維的加入有助于增強(qiáng)熱塑性淀粉基復(fù)合材料的拉伸性能。隨著纖維填充量的增加,菠蘿葉纖維起到的增強(qiáng)作用越強(qiáng);然而,當(dāng)菠蘿葉纖維填充量達(dá)到一定的程度(填充量大于15%)后,在復(fù)合材料體系中基體材料的占比相對(duì)減少,熱塑性淀粉不能很好地將菠蘿葉纖維完全包裹起來(lái),影響了基體材料的整體性,從而導(dǎo)致拉伸性能出現(xiàn)了下降的趨勢(shì)[11-12]。

        圖1 不同纖維填充量菠蘿葉纖維/熱塑性淀粉復(fù)合材料的拉伸性能Fig.1 Tensile properties of pineapple leaf fiber/thermoplastic starch composite with different fiber fillings

        2.2 彎曲性能

        由圖2可知,隨著菠蘿葉纖維填充量的不斷增加,復(fù)合材料的彎曲性能呈現(xiàn)總體增加的趨勢(shì)。當(dāng)菠蘿葉纖維填充量為20%時(shí),復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度最佳,為13.18 MPa,彎曲模量為2 245.54 MPa,相較于未添加菠蘿葉纖維的復(fù)合材料,彎曲強(qiáng)度和彎曲模量分別提高了49.09%,63.84%。由此說(shuō)明,菠蘿葉纖維的加入對(duì)提高熱塑性淀粉基復(fù)合材料的彎曲性能起著很大的作用。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)菠蘿葉纖維填充量為30%時(shí),彎曲強(qiáng)度出現(xiàn)了下降,但也較未添加菠蘿葉纖維的復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度有所增加。在熱塑性淀粉復(fù)合材料體系中,菠蘿葉纖維占比較多,有可能會(huì)導(dǎo)致纖維在基體中分散不均勻、容易發(fā)生聚集,對(duì)熱塑性淀粉基體的增強(qiáng)作用下降,而且菠蘿葉纖維與熱塑性淀粉基體之間的粘結(jié)力變差,從而導(dǎo)致彎曲性能的下降[13-14]。

        圖2 不同纖維填充量菠蘿葉纖維/熱塑性淀粉復(fù)合材料的彎曲性能Fig.2 Flexural properties of pineapple leaf fiber/thermoplastic starch composite with different fiber fillings

        2.3 密度

        圖3為不同纖維填充量菠蘿葉纖維/熱塑性淀粉的密度。

        由圖3可知,隨著菠蘿葉纖維填充量的增加,復(fù)合材料的密度呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢(shì)。在菠蘿葉纖維填充量為15%時(shí),復(fù)合材料的密度為1.39 g/cm3,相比纖維填充量為10%時(shí)降低了5.44%。對(duì)于菠蘿葉纖維增強(qiáng)熱塑性淀粉復(fù)合材料體系而言,菠蘿葉纖維填充量增加意味著在復(fù)合材料體系中所占體積也越大,熱塑性淀粉占比隨之減少。在復(fù)合材料體系總質(zhì)量不變的情況下,在熱壓模具內(nèi),菠蘿葉纖維填充量越多,復(fù)合材料所占的體積也就越大[15],其密度則逐漸降低。

        圖3 不同纖維填充量菠蘿葉纖維/熱塑性淀粉復(fù)合材料的密度Fig.3 Density of pineapple leaf fiber/thermoplastic starch composite with different fiber fillings

        2.4 含水率

        對(duì)復(fù)合材料的含水率進(jìn)行了測(cè)試分析,結(jié)果見(jiàn)圖4。

        圖4 不同纖維填充量菠蘿葉纖維/熱塑性淀粉復(fù)合材料的含水率Fig.4 Water content of pineapple leaf fiber/thermoplastic starch composite with different fiber fillings

        由圖4可知,隨著纖維填充量的增加,復(fù)合材料的含水率逐漸增加。當(dāng)纖維填充量為30%時(shí),復(fù)合材料的含水率為8.43%,比未添加纖維時(shí)增加了66.55%。這可能是因?yàn)殡S著纖維填充量的增加,復(fù)合材料中菠蘿葉纖維的占比逐漸增加,在復(fù)合材料成型過(guò)程中菠蘿葉纖維隨機(jī)分布在復(fù)合材料基體內(nèi)部,而占比減少的熱塑性淀粉不能完全地包裹在纖維表面,導(dǎo)致復(fù)合材料內(nèi)部及表面都很容易出現(xiàn)空隙,進(jìn)而使得復(fù)合材料容易吸收空氣的水分,其含水率逐漸增加。

        2.5 表面及斷面形貌

        為了研究菠蘿葉纖維在熱塑性淀粉基體中的分布形態(tài),通過(guò)SEM觀察復(fù)合材料的微觀形貌,圖5a、5b為纖維填充量為15%時(shí)復(fù)合材料的表面及斷面形貌,圖5c、5d為纖維填充量為25%時(shí)復(fù)合材料的表面及斷面形貌。

        圖5 不同纖維填充量菠蘿葉纖維/熱塑性淀粉復(fù)合材料的表面及斷面形貌Fig.5 Surface and section morphologies of pineapple leaf fiber/thermoplastic starch composite with different fiber fillings

        由圖5a可知,當(dāng)纖維填充量為15%時(shí),復(fù)合材料表面較為光滑平整,突起少,說(shuō)明菠蘿葉纖維與熱塑性淀粉結(jié)合緊密,形成了致密的表面。而通過(guò)對(duì)比觀察圖5c可知,當(dāng)纖維添加量增加后,復(fù)合材料表面變得不平整,突起明顯增多;而且通過(guò)觀察斷面圖(圖5d)也可以進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),纖維含量明顯較多,且更容易聚集在一起,這就很容易使得在熱塑性淀粉將聚集在一起的纖維包裹后,內(nèi)部的纖維并不能與熱塑性淀粉有很好的結(jié)合,所以會(huì)導(dǎo)致力學(xué)性能的增強(qiáng)作用不佳[16]。通過(guò)觀察纖維填充量為15%復(fù)合材料的斷面結(jié)構(gòu)(圖5b),可以看出纖維分布較均勻,且均能被熱塑性淀粉基體及其他組分完全包裹,有利于提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。

        2.6 土壤降解性能

        為研究纖維填充量對(duì)復(fù)合材料降解性能的影響,將不同纖維填充量的復(fù)合材料置于常規(guī)土壤和酵母菌土壤環(huán)境下,定期取出記錄失重率。不同纖維填充量的復(fù)合材料在常規(guī)土壤降解的條件下的失重率見(jiàn)圖6。

        由圖6a可知,復(fù)合材料的失重率隨著降解時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增大[17]。復(fù)合材料的降解率與纖維填充之間的關(guān)系呈現(xiàn)正比關(guān)系,這可說(shuō)明纖維填充的多少是影響復(fù)合材料降解速率的主要因素之一,這與陳杰的研究結(jié)果一致[18]。其中當(dāng)纖維填充量為30%時(shí),復(fù)合材料的降解速率最快,在35 d時(shí)失重率可達(dá)到37.25%。將圖6b與圖6a對(duì)比可知,不管在酵母菌土壤環(huán)境下還是常規(guī)土壤環(huán)境下,復(fù)合材料的失重率變化規(guī)律都大致相同,然而由于酵母菌的存在,復(fù)合材料的降解率都要高于常規(guī)土壤環(huán)境下的降解率。

        3 結(jié)論

        (1)研究了不同纖維填充量的菠蘿葉纖維增強(qiáng)熱塑性淀粉復(fù)合材料的力學(xué)性能,隨著纖維填充量的增加,拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率最大值可達(dá)7.4 MPa, 1.25%,與未添加菠蘿葉纖維的復(fù)合材料對(duì)比,拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長(zhǎng)率都分別增加了35.14%,32.80%。

        (2)當(dāng)纖維填充量為20%時(shí),復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度、彎曲模量分別為13.18,2 245.54 MPa;對(duì)比未添加菠蘿葉纖維的復(fù)合材料,彎曲強(qiáng)度和彎曲模量分別提高了49.09%,63.84%。

        (3)隨著纖維填充量的增加,復(fù)合材料的密度逐漸減少的趨勢(shì)、含水率呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì);通過(guò)觀察復(fù)合材料的表面形貌,纖維填充量的增多會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材料表面變得不平整,且有較多突起;從斷面形貌可以看出,基體材料只有將菠蘿葉纖維包裹起來(lái),才有利于增強(qiáng)熱塑性淀粉復(fù)合材料的力學(xué)性能。

        (4)復(fù)合材料的失重率隨著降解時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增大。不管在酵母菌土壤環(huán)境下還是常規(guī)土壤環(huán)境下,復(fù)合材料的降解率基本與纖維填充量呈現(xiàn)正比關(guān)系。

        猜你喜歡
        復(fù)合材料
        淺談現(xiàn)代建筑中新型復(fù)合材料的應(yīng)用
        金屬?gòu)?fù)合材料在機(jī)械制造中的應(yīng)用研究
        敢為人先 持續(xù)創(chuàng)新:先進(jìn)復(fù)合材料支撐我國(guó)國(guó)防裝備升級(jí)換代
        民機(jī)復(fù)合材料的適航鑒定
        復(fù)合材料無(wú)損檢測(cè)探討
        復(fù)合材料性能與應(yīng)用分析
        PET/nano-MgO復(fù)合材料的性能研究
        ABS/改性高嶺土復(fù)合材料的制備與表征
        聚乳酸/植物纖維全生物降解復(fù)合材料的研究進(jìn)展
        TiO2/ACF復(fù)合材料的制備及表征
        天天摸夜夜摸摸到高潮| 看大陆男女真人草逼视频| 亚洲av产在线精品亚洲第三站 | 国产亚洲精品久久久闺蜜| 男人边吃奶边做好爽免费视频| 日韩一区二区不卡av| 国产白浆大屁股精品视频拍| 精品人妻系列无码人妻漫画 | 国产精品原创av片国产日韩| 国产免费一区二区三区在线视频 | 亚洲成a人片在线观看无码3d| 六月丁香婷婷色狠狠久久| 免费在线日韩| 在线免费观看蜜桃视频| 乱码丰满人妻一二三区| 亚洲男同志gay 片可播放| 人妻av午夜综合福利视频| 久久精品蜜桃亚洲av高清| 18禁无遮拦无码国产在线播放| 私人vps一夜爽毛片免费| 在线亚洲人成电影网站色www| 国产一精品一aⅴ一免费| 我揉搓少妇好久没做高潮| 综合国产婷婷精品久久99之一| 伊甸园亚洲av久久精品| 国产精品亚洲综合色区韩国| 日本一道dvd在线中文字幕| 蜜桃av中文字幕在线观看| 成午夜精品一区二区三区| 亚洲综合网在线观看首页| 99久久免费中文字幕精品| 友田真希中文字幕亚洲| 亚洲男人的天堂网站| 国产69口爆吞精在线视频喝尿| 91乱码亚洲精品中文字幕| 精品国产三级a∨在线| 欧美自拍区| 久久网站在线免费观看| 亚洲av乱码一区二区三区林ゆな| 又黄又爽又色的视频| 蜜桃成人永久免费av大|