淀粉/聚己内酯复合材料的研究进展
李守海,储富祥,王春鹏,莫亚莉,施娟娟
(中国林业科学研究院林产化学工业研究所;生物质化学利用国家工程实验室;
国家林业局林产化学工程重点开放性实验室,江苏南京210042)
摘要:利用淀粉和聚己内酯(PC L )制备完全可降解复合材料近年来取得了很大发展。综述了淀粉/PC L 共混复合体系的研究进展,分析了淀粉种类、增塑剂、淀粉改性、PC L 改性和相容剂等因素对复合体系的力学性能、热性能和疏水性能的影响,并展望了淀粉/PC L 复合材料在今后的发展方向。
关键词:淀粉;聚己内酯;复合材料;降解中图分类号:T Q327
文献标识码:A
文章编号:0253-4320(2009)S2-0057-05
Progress in starch/polycaprolactone blend composites
LI Shou 2hai ,CHU Fu 2xiang ,WANG Chun 2peng ,MO Ya 2li ,SHI Juan 2juan
(Institute of Chemical Industry of F orest Products ,C AF ;National Engineering Laboratory for Biomass Chemical Utilization ;
K ey and Open Laboratory on F orest Chemical Engineering ,SFA ,Nanjing 210042,China )
Abstract :Repaid progress has been made in the technology of using starch and polycaprolactone (PC L )for producing composites with specific biodegradable properties in recent years.The recent progress in starch/PC L composite system is reviewed ,and several important in fluencing factors such as starch categ ory ,plasticizer ,m odified starch ,m odified PC L and compatibilizer on the mechanical ,thermal and hydrophobic properties of the composites are als o discussed.The development trends of blend composites in the future are als o introduced briefly in this paper.
K ey w ords :starch ;polycaprolactone ;composites ;biodegradation
收稿日期:2009-09-13
基金项目:国家“863”计划资助项目(2007AA100704),国家“948”重大项目(2006-4-C03)
作者简介:李守海(1979-),男,博士,助理工程师,主要从事可生物降解材料的开发研究工作,lishouhai1979@163.corn 。
自G riffin [1]1973年首次获得有关淀粉填充塑料的专利以来,淀粉基生物质降解材料受到广泛关注,并得到迅速发展。现已研究开发淀粉与聚乙烯(PE )、聚氯乙烯(PVC )等高聚物的复合材料,但淀粉不能改变其他组分的非降解性,无法降解的组分会引起进一步的环境问题,因此开发可完全生物降解塑料将是新的发展趋势[2]。为确保体系的完全可降解性,采用可完全生物降解的聚酯与淀粉进行共混复合,目前已开发了聚乳酸(P LA )、聚己内酯(PC L )、聚丁二酸丁二醇酯(P BS )、聚乙烯醇(PVA )、聚碳酸酯(PPC )、聚β-羟基丁酸酯(PH B )等多种可完全生物降解塑料。PC L 是近年来国内外研究较多的一种热塑性聚酯,将其与淀粉复合可以明显改善淀粉基材料的耐水性和加工流动性等性能,而且可确保体系的完全可降解性[3]。较早的研究是将淀粉和PC L 直接共混,由于疏水性的PC L 与亲水性的淀粉之间的界面结合力太弱,导致共混后淀粉在PC L 中的分散性较差,共混材料的性能较差。对PC L 、淀粉进行改性或添加适量的相容剂以增加其界面相容性,可
获得性能优异的淀粉/PC L 复合材料。本文就近年来对制备淀粉/PC L 复合材料在淀粉增塑改性、淀粉
增容改性、相组分接枝改性、界面增容等方面的研究进行介绍。
1 淀粉增塑改性复合体系
将天然淀粉与增塑剂混合后可制得具有热塑加工性能的热塑性淀粉(TPS )[4-5]。热塑性淀粉与普通淀粉相比显著提高了与PC L 的相容性,淀粉/PC L 复合材料的性能得到明显提高。常见的热塑性淀粉增塑剂有水、多元醇、糖类、胺类和酯类等,增塑剂的类型和添加量决定热塑性淀粉材料的性能。111 水的增塑改性复合
水在淀粉基塑料加工中不仅有增塑作用,而且还影响材料的结晶形态、加工工艺和力学性能。水单独作为增塑剂制得的复合材料存在一定程度的性能缺陷,所以在制备热塑性淀粉时通常采用水与其他增塑剂混合使用。
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Oct.2009
2009年10月M odern Chemical Industry
112 多元醇的增塑改性复合
在制备TPS/PC L复合材料时多采用甘油作为淀粉的增塑剂,甘油在化学品市场上占据较大份额,广泛应用于食品、药品和保健品,甘油相较其他增塑剂相比,价格低廉,产量较高,增塑效果优良。甘油能起到抑制β-型晶体生成的作用,但同时有利于v-型晶体的形成。甘油含量的增加可降低TPS的T g,不利于有序结构的生成,从而起到抑制重结晶的产生和弱化老化的作用[6]。
Averous等[7]采用甘油和水的混合物作为小麦淀粉的增塑剂,制备的TPS与PC L复合,复合材料在PC L质量分数为10%的情况下,亦能明显改善纯TPS材料低弹性、高湿度灵敏性、高收缩性的弱点。
G sp r等[8]采用质量分数为30%的甘油作为增塑剂,制备的TPS与质量分数为10%的PC L复合,复合材料的力学性能并未得到提高,酶降解性能亦降低10%,但材料的疏水性能得到明显改善。Matzinos 等[9]采用质量分数为20%的甘油作为增塑剂,通过双螺杆挤出制备TPS,然后再通过喷射模塑法、挤出法或吹膜法与PC L复合成型,并对成型工艺对材料的性能影响做了相应对比。研究发现,喷射模塑法采用了较高的剪切速度,较吹膜法相比能保证淀粉颗粒更好地分散于PC L体系中;随着PC L含量(质量分数50%～100%)的升高,复合材料的拉伸强度逐渐增强,断裂伸长率逐渐增大。吴俊等[10]以三偏磷酸钠交联改性和铝酸酯偶联剂处理相结合的双改性淀粉为原料,加入乙二醇与丙三醇的复合增塑剂制得TPS,增塑改性淀粉、PC L和添加剂按一定质量比混合后,经搅拌、辊炼复合、压延牵引后成膜。制备出的淀粉/PC L热塑性可完全生物降解塑料薄膜的物理性能和力学性能较为优良,拉伸强度达到16187MPa,断裂伸长率高达473%,抗冲击强度达到2713k J/m2,适合于制备包装膜材料。Di Franco 等[11]研究发现,甘油的加入会降低淀粉/PC L复合材料的降解能力,通过10d的土埋实验发现,加入质量分数为15%的剑麻纤维有助于提高复合材料的降解能力,失重率高达48%。Mali等[12]采用山梨醇和甘油作为淀粉增塑剂,研究发现山梨醇较甘油作为增塑剂制备的TPS有更高的疏水性。另外,木糖醇和甘露醇等多元醇对淀粉亦具有不同的增塑效果。
113 糖类、酸酐类、胺类和酯类的增塑改性复合许多常见的糖类、酸酐类、胺类和酯类亦适合作为淀粉增塑剂,如木糖、果糖、葡萄糖、乙醇胺等。杨丽英等[13]研究了不同增塑剂氯化铵、尿素、山梨醇、蔗糖、山梨醇酯60,甘氨酸和酪氨酸对基础混合物(35%的1∶1甘油和水增塑1∶1木薯淀粉和PC L)物理性能和降解能力的影响,研究发现除酪氨酸外,随着增塑剂质量分数(10%～30%)的增加,各种增塑剂均有效地降低混合物的熔体黏度。其中山梨醇酯60和氯化铵最有效。尿素和氯化铵在质量分数为30%时能显著提高基础混合物的断裂伸长率,而酪氨酸在质量分数为30%时能明显提高基础混合物的抗张强度,达到318MPa。糖类、酸酐类、胺类和酯类的增塑TPS与PC L的共混复合体系还有待进一步研究。
2 增容改性复合体系
为增强淀粉和PC L的相容性,亦可对淀粉或PC L进行化学改性,以增强相界面间的相容性,国内外工作者为此做了大量的研究。
211 淀粉改性增容复合
目前应用于淀粉改性的主要有氧化、醚化、酯化、胺化、交联和接枝等。由于改性后的淀粉分子表面为其他基团覆盖,减弱氢键的作用,因此与PC L 的相容性可得到明显改善。
Fringant等[14]将淀粉三醋酸酯(酯化度DS=3)在二氯甲烷中形成的溶液作为淀粉基材料的涂饰剂,可明显提高淀粉基材料的疏水性能。当基体中含有淀粉醋酸酯时,即使浸入水中也不会因材料膨胀而产生基体与涂层分离的现象。冀玲芳等[15]采用增塑淀粉、增塑乙酰化淀粉与PC L进行熔融共混复合,制备出完全可生物降解的塑料。在增塑乙酰化淀粉/PC L共混复合体系中,因酯基的引入削弱了淀粉大分子中羟基的缔合,起到了类似“内增塑”作用,从而导致共混体系的拉伸强度有一定降低,但断裂伸长率相对于常规TPS/PC L共混体系提高约50%,乙酰化后淀粉的自由羟基数目减少,加之淀粉酯碳链本身的疏水特性,从而降低了共混体系的亲水性。淀粉乙酰化后共混体系的相容性及熔体流动性得到一定的改善,但生物降解性略微下降。K oenig等[16]利用PC L与颗粒细度较高(10μm)的高直链玉米淀粉(H ACS,含70%直链淀粉)的乙酸衍生物进行共混复合,发现PC L/H ACS体系具有优良的力学性能,复合材料较纯PC L降低约15%的拉伸强度,但提高了50%的弹性模量。柳滢春等[17]用环氧氯丙烷对淀粉进行交联改性后,再与PC L复合,制得了性能优异的淀粉/PC L复合材料,不添加任何增
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塑剂,拉伸强度高达39MPa ,但却有较低的断裂伸长率(10%),复合材料在土壤中填埋40d 后的质量损失近25%。
用热塑性单体接枝淀粉的技术已得到深入的研究,常见的热塑性单体主要有丙烯酸酯、丙烯腈、甲基丙烯酸酯等,这种接枝淀粉可直接与聚己内酯共混复合,也可以作为相容剂来提高淀粉与聚乙烯等高聚物的相容性。但淀粉的接枝改性操作较繁琐,成本偏高,而且有的接枝产物使淀粉颗粒增大,不利于工业化生产。
212 PC L 接技改性增容复合
PC L
的接技共聚改性能改进与淀粉的相容性、
增强相间的相互作用力,制备出的复合材料性能大大优于简单的机械共混材料。
K im 等[18]将甲基丙烯酸缩水甘油酯(G M A )与PC L 反应制得PC L -g -G M A 接枝共聚物,作为淀粉
与PC L 共混复合材料的相容剂。如图1所示,接枝G M A 上的环氧基可与淀粉和增塑剂甘油上的羟基
形成醚键连接。研究发现,保持PC L -g -G M A/甘油/淀粉中组分质量比为50∶30∶50,当复合体系中G M A 接枝率为412时,材料的断裂伸长率均达到最
大值720%,拉伸强度达到最大值92MPa 。
图1 PC L 接枝G M A 上环氧基与羟基形成醚键Sugih 等[19]制备了PC L -g -G M A 接枝共聚物,而
且还将马来酸二乙酯接枝到PC L 制得PC L -g -DE M 接枝共聚物。研究发现,采用制备的接枝共聚物作为淀粉/PC L 复合体系的相容剂,材料的弹性模量显著提高,通过对材料的流变特性和弹性模量的测定数据发现,PC L -g -DE M 比PC L -g -G M A
更适合作为淀粉/PC L 复合体系的相容剂。
Wu [20-21]分别将丙烯酸和马莱酸酐接枝到PC L
上(图2所示),再与淀粉共混复合后制备了淀粉/PC L -g -AA 和淀粉/PC L -g -M AH 共混复合材料。
淀粉/PC L -g -AA 较淀粉/PC L 共混复合材料相比淀
粉分散相相畴尺寸显著降低,尺寸不大于415μm ;淀粉/PC L -g -AA 共混复合材料具有更低的熔融黏度,便于加工制造。淀粉/PC L -g -M AH 较淀粉/PC L
共混复合材料相比材料的吸水率降低了019%～
210%,复合材料的熔融温度也相对降低了1～2℃,便于加工制造,土埋16d 后失重率提高约011%,降解性能略微有所降低。随着共混体系中淀粉含量的增加(质量分数0%～50%),淀粉/PC L 共混复合材料的拉伸强度从25MPa 下降至10MPa ,淀粉/PC L -g -AA 和淀粉/PC L -g -M AH 共混复合材料的拉伸强度则一直维持在30MPa 左右,且断裂伸长率约增强100%。
图2 PC L 接枝AA 、M AH
Pascente 等[22]研究了不同分子质量PC L 的丙烯
酸和马来酸酐接枝共聚物PC L -g -AA 和PC L -g -M AH 作为相容剂对淀粉/PC L 共混复合体系的影
响,研究发现,用于接枝的PC L 分子质量越大,越有助于提高复合体系的力学性能和界面粘结性能,PC L 120-g -M AH 作为相容剂时,添加质量分数为017%时材料力学性能达到最佳。
对PC L 进行接枝改性后提高了与淀粉相之间的界面粘结性能。改性共混复合材料的力学性能和热稳定性均有所改善,且没有改变原材料的可降解性能。
213 淀粉-g -PC L 共聚复合
Mani 等[23]采用两步法制备了淀粉接枝共聚物
淀粉-g -PC L :第一步,PC L 末端羟基与2,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(T DI )反应制备了二异氰酸酯封端的PC L (NCO-PC L );第二步,NCO -PC L 与淀粉反应制备了淀粉-g -PC L -NC O (SG C L )。力学性能研究测试发现,共聚物SG C L 作为淀粉/PC L 复合体系相容剂较单纯的淀粉/PC L 复合体系相比,断裂伸长率提高了近2倍,拉伸强度提高了4倍,达到19MPa 。
K weon 等[24]采用同样的方法,使用3种二异氰酸酯制备了淀粉接枝共聚物淀粉-g -PC L -NC O (SG 2C L ),采用DSC 和TG A 对其进行热力学分析发现,NCO-PC L 的熔点较纯PC L (Mn :1250)相比从58℃降至45℃,采用2,4-甲苯二异氰酸酯(T DI )、4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(M DI )、六亚甲基二异氰酸酯(H DI )制备的SG C L 共聚物的玻璃化转变温度(T g )
分别为238、238、195℃。
Choi 等[25]以3种SG C L 作为淀粉/PC L 共混复合体系(配比为6∶4)的增容剂,研究发现,随着共混
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95?2009年10月李守海等:淀粉/聚己内酯复合材料的研究进展
复合体系中SG C L 质量分数(0～30%)的增大,材料的拉伸模量降低约25%,拉伸强度从18MPa 降至约14MPa ,材料的断裂伸长率则有不同程度的上升。电镜观察发现,加入SG C L 可有效地增强淀粉和PC L 相界面的粘接性能,从而获得性能优异的复合材料。
Dubois 等[26]详细研究了以Sn (Oct )2、Al (OiPr )3/T i (OnBu )4和烷醇铝不同催化体系制备共聚物淀粉-g -PC L ,接枝效率高达90%,对共聚物应用方面暂未做进一步研究。
中国科学院长春应用化学研究所的研究人员[27]采用Sn (Oct )2作为催化剂,使淀粉与己内酯单体进行接枝共聚反应,如图3所示,可制得共聚物淀粉-g -PC L ,采用悬浮/
本体聚合的方法接枝效率高达40%,淀粉-g -PC L/PC L 复合体系较淀粉/PC L (淀粉/PC L 质量比=50/50)复合体系相比具有更强的耐介质性,接枝效率为36%的淀粉-g -PC L 复合体系在酸碱性溶液中质量基本保持不变(质量分数≤4%);PC L/淀粉/St -g -PC L 三元复合体系的力学性能明显优于淀粉/PC L 的二元复合体系,淀粉-g -PC L 可作为淀粉/PC L 体系的相容剂,能较好地分散于体系中,降低体系的界面张力,增强淀粉和PC L 体系的界面粘结性。
图3 淀粉-g -PC L 共聚物的合成反应方程式Xu 等[28]
采用离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑
氯化物([AMI M]Cl )作为反应介质、Sn (Oct )2作为催
化剂进行开环接枝聚合制备淀粉-g -PC L ,接枝效率
可达到24142%。
3 第三组分改性复合体系
在共混体系中加入第三组分,如聚乙二醇(PEG )、乙烯-丙烯酸共聚物(E AA )、乙烯-醋酸乙烯酯(E VA )、P LA 、蒙脱土等,可明显改善淀粉与PC L 的相容性或其他性能。
P LA 也是完全生物可降解材料,质地刚硬。Sarazin 等[29]研究发现,将P LA 、PC L 和TPS 三者按不同比例共混复合,亦能得到不同性能的复合材料,三元复合材料的性能在某些方面明显优于二元的TPS/PC L 复合材料。Liao 等[30]将丙烯酸接枝到PC L 30P LA 70的混合物上再与淀粉复合,提高了三元共
混体系的相容性。扫描电镜研究发现,淀粉/P LA 70PC L 30-g -AA 体系较淀粉/P LA 70PC L 30体系相比具有更小的淀粉分散相相畴尺寸,接枝改性体系具有更好的相界面的粘接性和相容性,三元混合接枝改性体系的吸水率也降低约1%。
K im 等[31]研究发现,分子质量适当的聚乙二醇(PEG 3400)可以有效地增强淀粉/PC L 共混物的界
面稳定性,它主要存在于两相界面之间,并同时与两相发生相互作用。Namazi 等[32]将制备出淀粉-g -PC L 接枝共聚物在甲苯溶液中与经过二甲胺根阳离
子表面修饰过的蒙脱土插层复合制得一种降解性能优异的复合材料。K im 等[33]将松叶纤维添加到淀粉/PC L 体系中制得PC L/淀粉/pine -leaf 复合材料,研究发现,硅烷偶联剂的加入大大改善了PC L 与淀粉和松叶纤维的界面相容性和复合材料的疏水性,复合材料可用来制造具有松叶香味的食品包装袋。
淀粉有线性直链和支链2种聚合体,当淀粉和PC L 共混复合时,淀粉颗粒表面的直链和支链将影
响复合材料的性能。常见的淀粉有玉米、小麦、马铃薯和木薯淀粉等,不同淀粉的种类其直链和支链淀粉的含量亦不尽相同,制备出的复合材料性能也有较大差异[34]。淀粉/PC L 复合材料性能的提高依赖于增塑剂、相容剂、改性剂的类型和改性方法等多种因素,亦可通过改变添加剂的类型和含量来开发具有不同性能的淀粉/PC L 可降解复合材料。
4 结语
淀粉/PC L 复合材料的力学性能、耐水性能、热稳定性及生物降解性等综合性能十分优良,可用来制备包装袋、快餐盒、饮料杯、地膜、医用制品等产
品。目前,淀粉/PC L 产品工业化生产条件尚不完善,今后的工作应主要集中在进一步探索高效、环保的增容方法,进一步优化共混复合工艺条件等几个方面。随着研究的深入和技术的成熟,淀粉/PC L 共混复合材料的应用前景将会十分光明。
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公开号:C N101400738 公开日:2009104101
申请(专利权)人:纳图林有限公司
本发明提供了一种新的基于胶原的技术。本发明提供了一种作为前体的用于制备均匀的热塑性的基于胶原的组合物的干胶原粉末,该干胶原粉末还可以包括添加剂。本发明还涉及所述组合物在根据塑料技术塑型的固体制品的制备中的用途,并涉及该制品。
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2009年10月李守海等:淀粉/聚己内酯复合材料的研究进展
苯并恶嗪树脂的合成及其改性的研究进展 吴广磊寇开昌晁敏王伟蒋洋王益群张教强 （西北工业大学理学院，西安710129） 摘要综述了近年来国内外在苯并恶嗪树脂基础研究与应用领域内的最新进展情况；介绍了苯并恶嗪树脂的合成及其改性方法，并对苯并恶嗪树脂的发展趋势进行了展望。 关键词苯并恶嗪树脂合成改性 苯并恶嗪是由O原子和N原子构成的六元杂环化合 物。该类化合物具有下列特点：①较低的熔融黏度，便于成型加工；②不需要以强酸为催化剂，加热或使用Lewis酸等催化剂就可使其开环聚合，聚合后形成类似酚醛树脂的结构；③聚合时无小分子放出，制品孔隙率低；④聚合过程中收缩很小，可保证制品精度；⑤聚合物耐热性好，有高的玻璃化转变温度（T g ）和热稳定性；⑥聚合物有良好的力学性能、电气性能、阻燃性能和高的残炭率，并且吸水率极低；⑦具有灵活的分子设计性等。苯并恶嗪已广泛应用于复合材料基体树脂［1］、无溶剂浸渍漆［2］、电子封装材料［3］、阻燃材料［4］和电绝缘材料［5］等领域。然而，单官能度的苯并恶嗪在开环聚合时存在链转移反应，所得聚合物的分子量低，限制了其应用范围；而双官能度（如双酚A型）的苯并恶嗪尽管可用作高性能材料，但由于分子结构自身的特点，致使苯并恶嗪聚合物存在交联密度低、性脆、韧性较差等缺点。因此，为适应特殊的使用要求，需对苯并恶嗪进行合成工艺的探索和适当的改性，以便获得满足要求的性能。 1苯并恶嗪树脂的合成 1．1溶剂法合成 赵圩等［6］以甲苯为溶剂，采用苯酚、苯胺、甲醛和二甲苯甲醛树脂（XF）为原料，通过Mannich反应合成了一种二甲苯型苯并恶嗪。此苯并恶嗪分子量分布较窄，在加热条件下可开环聚合，其固化温度为145 230?，此苯并恶嗪固化产物（聚苯并恶嗪）具有优良的热性能，其耐热指数为197?。王军等［7］以双酚芴、环己胺和甲醛为原料，合成了一种新型双官能度芴。芴基苯并恶嗪呈现典型的热开环固化反应，芴基以Mannich桥键链接方式悬挂在聚合物网络结构中，分子 内和分子间氢键及刚性的芴基链段使得聚合物的T g 达到189．4?。失重5%和10%时，对应的热分解温度为329?和351?，800?时残炭率达到31%。刘晓丽等［8］以3-氯丙烯、苯酚、甲醛和苯胺为原料，制备了烯丙基苯并恶嗪及其中间体烯丙基苯基醚、邻烯丙基苯酚，发现邻烯丙基苯酚与苯胺、甲醛在适当的配比反应6h，烯丙基苯并恶嗪的产率较高，可达到98．8%。张英强等［9］以烯丙基双酚A、间氨基苯乙炔和甲醛为原料，以二氧六环为溶剂，合成了含烯炔结构的苯并恶嗪化合物。对该恶嗪化合物的固化产物进行了动态力 学分析（DMA），结果表明，制备的恶嗪化合物固化物的T g 高达367．61?。说明通过引入烯、炔结构，可大大提高苯并恶嗪树脂的使用温度。蒋健美等［10］以双酚、甲醛和二胺为主要原料，以甲苯为溶剂，合成了苯并恶嗪（BOZ）中间体。发现双酚二胺类BOZ体系具有较宽的固化峰，在200?左右开始开环固化，具有良好的加工性能；双酚二胺类BOZ体系比双酚单胺类BOZ体系具有较高的分解温度和良好的耐高温性能，其300?时无热失重，700?时的残炭率均超过40%，说明该双酚二胺类BOZ体系是一种良好的耐高温材料，可以用于耐高温胶粘剂的制备。白会超等［11］以对羟基苯甲醛、苯胺、甲醛为主要原料，以三氯甲烷和二氯甲烷为溶剂，合成了含醛基的苯并恶嗪中间体。结果表明，含醛基的苯并恶嗪中间体在氮气保护下，800?的残碳率高达65．63%，与普通的苯并恶嗪树脂相比，残炭率提高了20%，耐热指数为221．09?。G．P．Cao等［12］用溶剂法2，6-二（4-二氨基苯甲酰氧基）苯甲腈、苯酚和甲醛合成了一种含氰基的苯并恶嗪（BZCN），并借助红外光谱（IR）和核磁共振对其结构进行了表征。并用IR、差示扫描量热（DSC）和热失重（TG）测试了其热性能。结果发现，完全固化后的材料在氮气保护下，800?的残炭率可达70%，在空气中（含20%氧气）600?时的残炭率可达64%。而且氰基的引入提高了苯并恶嗪的T g ，为250?。 1．2无溶剂法合成 邹志量等［13］采用无溶剂二步法制得了双酚A型苯并恶嗪，并将它的初级产品和溶剂法制得的苯并恶嗪的初级产品的成环率进行了比较。通过比较发现，无溶剂二步法制得的苯并恶嗪的成环率高。赵恩顺等［14］采用无溶剂法以双酚A、甲醛分别和苯胺、间甲苯胺、对甲苯胺、3，5-二甲基苯胺为原料合成苯并恶嗪树脂。通过对比固化后树脂的介电常数表明，苯胺苯环上甲基的存在和不同位置对苯并恶嗪固化树脂介电常数有影响。同时采用在树脂中引入氟原子的方法来降低树脂的介电常数。陶果等［15］以4-氨基苯基马来酰亚胺、甲醛、苯酚为原料，采用两步法合成苯并恶嗪。表征分析发现，马来酰亚胺引入恶嗪化合物后可以明显提高聚合产物的热性能；采用含马来酰亚胺结构合成的苯并恶嗪单体化合物的熔点为113．3?，苯并恶嗪在150?的固化率大大增加， 收稿日期：2011-06-17
木塑复合材料 一，木塑复合材料定义 以木材为主要原料，经过适当的处理使其与各种塑料通过不同的复合方法生成的高性能、高附加值的新型复合材料。又称WPC. 木塑复合材料的基础为高密度聚乙烯和木质纤维，决定了其自身具有塑料和木材的某些特性。 如下图所示
二，木塑复合材料的主要特点 1）良好的加工性能。木塑复合材料内含塑料和纤维，因此，具有同木材相类似的加工性能，可锯、可钉、可刨，使用木工器具即可完成，且握钉力明显优于其他合成材料。机械性能优于木质材料。握钉力一般是木材的3倍，是刨花板的5倍。 2）良好的强度性能。木塑复合材料内含塑料，因而具有较好的弹性模量。此外，由于内含纤维并经与塑料充分混合，因而具有与硬木相当的抗压、抗弯曲等物理机械性能，并且其耐用性明显优于普通木质材料。表面硬度高，一般是木材的2——5倍。 3）具有耐水、耐腐性能，使用寿命长，木塑材料及其产品与木材相比，可抗强酸碱、耐水、耐腐蚀，并且不繁殖细菌，不易被虫蛀、不长真菌。使用寿命长，可达50年以上。 4）优良的可调整性能，通过助剂，塑料可以发生聚合、发泡、固化、改性等改变，从而改变木塑材料的密度、强度等特性，还可以达到抗老化、防静电、阻燃等特殊要求。 5）具有紫外线光稳定性、着色性良好。6）其最大优点就是变废为宝，并可100%回收再生产。可以分解，不会造成“白色污染”，是真正的绿色环保产品。 7）原料来源广泛。生产木塑复合材料的塑料原料主要是高密度聚乙烯或聚丙烯，木质纤维可以是木粉、谷糠或木纤维，另外还需要少量添加剂和其他加工助剂。
8）可以根据需要，制成任意形状和尺寸大小。随着对木塑复合材料的研发，生产木塑复合材料的塑料原料，除了有高密度聚乙烯或聚丙烯以外，还有聚氯乙烯和PS。工艺也由最早的单螺杆挤出机发展成第二代锥形双螺杆挤出机，再到由平行双螺杆挤出机初步造粒，再由锥形螺杆挤出成型，可以弥补难以塑化，抗老化性差、抗蠕变性差、色彩的一致性和持久性差和拉伸强度低的特点，徐州汉永塑料新材料有限公司在这方面取得了显著的成果。所制造的WPC材料完全可以达到GB/T24137和ASTM D7031；ASTM D7032；BS DD CEN/TS15534-3的要求 三，木塑复合材料适用范围 木塑复合材料的最主要用途之一是替代实体木材在各领域中的应用，其中运用最广泛的是在建筑产品方面，占木塑复合用品总量的75%。 塑木板材产品具有广阔的应用前景和市场前景，其应用场合非常广泛。根据材料性能的应用范围和国内外的有关报道，目前已经开发的用途及使用场合如下：公园、球场、街道等场合，特别适合露天桌椅；建筑材料、吊板、屋顶、高速公路噪音隔板等；市政交通方面标记牌、广告板，格栅板，汽车装饰板材等；包装材料、搬运垫板、托盘和底盘；家庭围墙、花箱、篱笆、走道、地板、防潮隔板；各种体育馆装饰板材、地板;铁路枕木、矿井坑木;军事用具、武器附属品；计算机、电视机、洗衣机、冰箱等家电物品的外壳；汽车配件等。将来使用最大市场是逐步替代塑钢、铝合金建材市场
复合材料学思考题 第一章绪论 1. 复合材料的定义。 2. 复合材料相的划分。 3. 复合材料的命名和分类。 4. 与传统材料相比，复合材料有哪些特点？ 第二章复合材料的基体材料 1. 金属基体选择原则包括哪些方面？并举例说明。 2. 结构复合材料的金属基体的分类及常用的基体材料有哪些？ 3. 功能金属基复合材料的主要金属基体种类有哪些? 4. 常用的陶瓷基体的分类，且每一类中常用的基体材料有哪些？ 5. 无机胶凝材料的分类。 6. 水泥的的分类。了解硅酸盐水泥生产、组成及硬化机理。 7. 镁质胶凝材料的种类及原料。 8.不饱和聚酯树脂的合成原理及性能特点。 9. 环氧树脂胺固化和酸酐固化原理，固化剂用量的计算？ 10. 酚醛树脂的合成及固化原理？ 11. 常见热塑性塑料的结构及性能特点？ 12. 常见橡胶的结构式、性能特点？ 13. 橡胶配方中各配合剂的作用？ 第三章复合材料的增强材料 1. 增强材料的定义。目前常用的增强材料有哪三大类？ 2. 玻璃纤维的分类，玻璃纤维的主要性能特性。 3. 分析玻璃纤维比大块玻璃高强的原因。影响玻璃纤强度的因素有哪些？。 4. 玻璃纤维织物的品种主要有哪些？ 5. 连续玻璃纤维及其制品的制造方法分为哪两类，它们拉丝的工艺过程是如何进行的？哪种制造方法更优越，相比其优点主要是什么？ 6. 玻纤制造过程中加浸润剂的作用，浸润剂分类，去除纺织型浸润剂有哪些方法？ 7. 碳纤维的概念。碳纤维的分类。 8. 碳纤维的制造方法有哪两种？其中哪种方法最常用？ 9. 有机纤维碳化法制造碳纤维要经历哪些阶段？并解释每一阶段的作用。 10. 碳纤维的主要性能特征。 11. 了解芳纶纤维的制造过程和其主要特性。 12. 理解沃兰或硅烷与玻璃纤维表面作用机理
***公司 年产1万吨木塑复合材料技改项目资金申请报告
编制时间：2011年11月 第一章项目单位基本情况及财务状况 1.1项目单位基本情况 ***公司是***人民政府2007年重点招商引资的一家以发展红椿木种植及林产品精加工的涉林企业。企业于2009年入住***工业园区，注册资金1000 万元。主要从事林地流转,发展红椿木种植基地和林产品精加工。公司于2009年被增补授予“***林业产业化龙头企业”称号。 企业现在拥有木材加工厂两座，一座是位于***的木材粗加工厂，一座是位于***木材精加工厂。厂区占地面积总计21938.4平方米。至2010年底公司已投入资金2000余万元，建设宿舍楼及钢结构厂房9446.71平方米，引进先进的木材精加工设备35台套。 企业现阶段主要产品是出口包装箱的围板，连接板及托盘，通过采取销售联盟合作方式产品远销欧美市场，公司已与***木业包装、江苏***木业、江苏***木业签订10年的产业基地、技术、销售三联盟合作协议。通过不断的技术革新，公司已形成年加工2万方的木材加工能力。公司2010年完成销售2561万元。 企业现有职工136人；其中工程技术人员19人。公司领导班子共7人，其中总经理1人，副总经理3人，经理助理1人，工会主席1人，监事会人员1人，公司管理层平均年龄35岁，全部具有大专及以上学历。 企业通过现代社会先进的管理模式与经验，企业管理正步入科学化、人性化。企业有严谨的人、财、物、生产、技术、经营、管理制度，产品生产成本核算可以量化、细化到每一道细小环节，为独成本核算提供科学、切实可行的依据。 ***公司拟在现在现有厂区设备基础上，进行年产1万吨木塑复合材料项目技改，截止2011年11月，已初步完成地坪整理及钢结构厂房建造，项目进度完成40%。 1.2项目单位财务状况 ***公司经过不断的连续投入与飞速发展，截止2010年底公司总资产已达到3946万元。各类财务数据详见下表：
建筑材料考试题目及答案 1.材料的孔隙率增大时，其性质保持不变的是（）。 A.密度 B.强度 C.堆积密度 D.表观密度 正确 正确答案：A 学生答案：A 2.材料在水中吸收水分的性质称为（）。 A.渗透性 B.吸湿性 C.耐水性 D.吸水性 正确 正确答案：D 学生答案：D 3.下列性质属于力学性质的有：强度、硬度、弹性、脆性。 A.正确 B.错误 正确 正确答案：A 学生答案：A 4.下列材料中，属于复合材料的是（）。 A.建筑石油沥青 B.钢筋混凝土 C.建筑塑料 错误 正确答案：B
5.响矿渣活性的因素有化学成分和玻璃体的含量 A.正确 B.错误 正确 正确答案：A 学生答案：A 6.回转窑内分解带物料运动速度最快。 A.错误 B.正确 错误 正确答案：B 学生答案：A 7.GB规定矿渣硅酸盐水泥，水泥中MgO的含量不得超过5.0%。 A.正确 B.错误 错误 正确答案：B 学生答案：A 8.铝率越大，窑内液相的粘度越小。 A.错误 B.正确 错误 正确答案：A 学生答案：B 9.混凝土的( )强度最大。 A.抗弯 B.抗剪 C.抗拉 D.抗压 正确 正确答案：D
10.混凝土配合比设计中，水灰比的值是根据混凝土的( )要求来确定的。 A.强度 B. 耐久性 C.强度及耐久性 D.和易性与强度 正确 正确答案：C 学生答案：C 11.在原材料质量不变的情况下，决定混凝土强度的主要因素是( )。 A.砂率 B.单位用水量 C.水泥用量 D.水灰比 正确 正确答案：D 学生答案：D 12.厚大体积混凝土工程适宜选用( )。 A.硅酸盐水泥 B.矿渣水泥 C.高铝水泥 D.普通硅酸盐水泥 错误 正确答案：B 学生答案：A 13.混凝土施工质量验收规范规定，粗集料的最大粒径不得大于钢筋最小间距的( )。 A.1/4 B.3/4
聚己内酯 聚己内酯简称PCL，国家对此十分重视，聚己内酯作为环境降解塑料先后被列入国家“八五”、“九五”重点科技攻关目及“863”计划。 一、性能特点 形状温控记忆性：有形状记忆性，具有初始形状的制品，经形变固定后， 通过加热等外部条件刺激的处理，又可使其恢复初始 形状的现象。 生物相容性：在体内与生物细胞相容性很好，细胞可在其基架上正常生 长，并可降解成CO2和H2O。 生物降解性：在土壤和水环境中，6-12月可完全分解成CO2和H2O。 良好相容性：可和PE、PP、ABS、AS、PC、PVAC、PVB、PVE、PA、天然橡胶等很好地互容。 良好溶剂溶解性：在芳香化合物、酮类和极性溶剂中很好地溶解。 二、主要应用领域 ·可控释药物载体、细胞、组织培养基架 ·完全可降解塑料手术缝合线 ·高强度的薄膜丝状成型物 ·塑料低温冲击性能改性剂和增塑剂 ·医用造型材料、工业、美术造型材料、玩具、有机着色剂、热复写墨水附着剂、热熔胶合剂。 三、技术情况 高分子量的PCL几乎都是由ε-己内酯单体开环聚合而成的，一般的方法为:单体ε-己内酯在钛酸丁酯，辛酸亚锡，其它双金属阴离子或络合配位催化剂的存在下，140-170℃下，熔融本体聚合。随着聚合条件的变化，聚合物的分子量可从几万到几十万。其中采用钛酸丁酯为引发剂的合成生物高分子材料PCL制备技术、反应条件及生产、纯化工艺和PCL晶胞参数的测定技术，已被列人中国禁止出口限制出口技术目录。
聚己内酯的合成研究：武汉大学、上海交通大学 医药方面的应用：中国协和医科大学、中国医学科学院生物医学工 程研究所 改性方面研究：国防科技大学、四川大学 四、主要生产厂家 国外：日本的大赛璐公司，:美国UCC公司、美国Union Carbide(其产品商品名为Tone)、日本JSP公司、比利时InterRock公司、英国Lapott公司、瑞士柏斯托公司 国内：中石化巴陵石化环己酮事业部利用把环己酮与双氧水作为主要原料于2009年建成2000吨每年的己内酯生产装置 五、市场情况 聚己内酯由于其生物可降解性，以及形状记忆功能，近几年多用于医疗卫生、环保改性材料，每年的需求增长率超过50%，但生产采用以双氧水氧化环己酮生产己内酯，氧化反应复杂剧烈，易发生爆炸，所以国内外供不应求。南通醋酸化工厂就因这种工艺工厂爆炸而停产。 现在市场上供应的聚己内酯价格都在5-6万/吨，基本依靠进口。
镁碳砖开发及其在钢包渣线的应用 河北瀛都复合材料有限公司 王丕轩孙志红 摘要：概述了镁碳砖的发展概况、生产过程及在钢包渣线的应用，并对其发展前景进行了展望。 关键词：镁碳砖；渣线；低碳化；精炼 11镁碳砖发展概况 MgO–C砖是20世纪70年代兴起的新型耐火材料，最早由日本九洲耐火材料公司渡边明首先开发，它是以镁砂（高温烧结镁砂或电熔镁砂）和碳素材料为原料，用各种碳质结合剂制成的耐火材料。由于MgO–C砖具有耐火度高、抗热震性优良和抗侵蚀能力强等优良特性而被广泛应用于钢铁企业，如转炉炼钢和电炉炼钢[1]。 在日本研发出树脂结合MgO–C砖后，西欧开发了沥青结合的MgO–C砖，其残碳量约为10%，由于价格低于树脂结合MgO–C砖，故被成功地用于水冷电炉中的高温热点部位，同时也用于转炉。 我国在1980前后年开始研究含碳耐火材料[2]，并被列入国家“七五”(1985~1989)科技攻关项目。1987年鞍钢三炼钢厂在转炉上试用MgO–C砖后，仅用一年时间就超额完成了“七五”转炉炉龄达千次的攻关目标。发展到目前，全国各大中小钢厂已普遍推广使用MgO–C 质耐火材料作为转炉和电炉的炉衬。 随着冶炼技术的进步对耐火材料的新要求，低碳镁碳耐火材料成为镁碳耐火材料新的发展热点。低碳MgO–C砖一般是指总含碳量不超过8%、由镁砂与石墨通过有机结合剂结合而成的MgO–C砖，降低碳含量可明显降低材料的热导率[3]。近年来，对精炼钢包用低碳量、性能优异的低碳镁碳砖的开发受到国内外业界的重视，这方面的研究开发工作已取得一定的成果，展现了良好的发展前景。 2 镁碳砖的生产过程 2.1 原料 MgO–C砖的主要原料包括电熔镁砂或烧结镁砂、鳞片状石墨、有机结合剂以及抗氧化剂。 2.1.1 镁砂 镁砂是生产MgO–C砖的主要原料，有电熔镁砂和烧结镁砂之分。电熔镁砂与烧结镁砂相比具有方镁石结晶粒粗大、颗粒体积密度大等优点，是生产镁碳砖中主要选用的原料。生产普通镁质耐火材料，对镁砂原料要求主要具有高温强度和耐侵蚀性能,因此注重镁砂的纯
复合材料力学 论文题目：用氧化铝填充导热和电绝缘环氧 复合材料的无缺陷石墨烯纳米片 院系班级：工程力学1302 姓名：黄义良 学号： 201314060215
用氧化铝填充导热和电绝缘环氧复合材料的无缺陷石墨烯纳米片 孙仁辉1 ，姚华1 ，张浩斌1 ，李越1 ，米耀荣2 ，于中振3 （1.北京化工大学材料科学与工程学院，有机无机复合材料国家重点实验室北京 100029;2.高级材料技术中心（CAMT ），航空航天，机械和机电工程学院J07，悉尼大学;3.北京化工大学软件物理科学与工程北京先进创新中心，北京100029） 摘要：虽然石墨烯由于其高纵横比和优异的导热性可以显着地改善聚合物的导热性，但是其导致电绝缘的严重降低，并且因此限制了其聚合物复合材料在电子和系统的热管理中的广泛应用。为了解决这个问题，电绝缘Al 2O 3用于装饰高质量（无缺陷）石墨烯纳米片（GNP ）。借助超临界二氧化碳（scCO 2），通过Al(NO 3)3 前体的快速成核和水解，然后在600℃下煅烧，在惰性GNP 表面上形成许多Al 2O 3纳米颗粒。或者，通过用缓冲溶液控制Al 2(SO 4)3 前体的成核和水解，Al 2(SO 4)3 缓慢成核并在GNP 上水解以形成氢氧化铝，然后将其转化为Al 2O 3纳米层，而不通过煅烧进行相分离。与在scCO2的帮助下的Al 2O 3@GNP 混合物相比，在缓冲溶液的帮助下制备的混合物高度有效地赋予具有优良导热性的环氧树脂，同时保持其电绝缘。具有12％质量百分比的Al 2O 3@GNP 混合物的环氧复合材料表现出1.49W /（m ·K ）的高热导率，其比纯环氧树脂高677％，表明其作为导热和电绝缘填料用于基于聚合物的功能复合材料。 关键词：聚合物复合基材料（PMCs ） 功能复合材料 电气特性 热性能 Decoration of defect-free graphene nanoplatelets with alumina for thermally conductive and electrically insulating epoxy composites Renhui Sun 1，Hua Yao 1， Hao-Bin Zhang 1，Yue Li 1，Yiu-Wing Mai 2，Zhong-Zhen Yu 3 (1.State Key Laboratory of Organic-Inorganic Composites, College of Materials Science and Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China; 2.Centre for Advanced Materials Technology (CAMT), School of Aerospace, Mechanical and Mechatronic Engineering J07, The University of Sydney, Sydney, NSW 2006, Australia; 3.Beijing Advanced Innovation Center for Soft Matter Science and Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China) Abstract:Although graphene can significantly improve the thermal conductivity of polymers due to its high aspect ratio and excellent thermal conductance, it causes serious reduction in electrical insulation and thus limits the wide applications of its polymer composites in the thermal management of electronics and systems. To solve this problem, electrically insulating Al 2O 3is used to decorate high quality (defect-free) graphene nanoplatelets (GNPs). Aided by supercritical carbon dioxide (scCO 2), numerous Al 2O 3 nanoparticles are formed
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910125840.3 (22)申请日 2019.02.20 (71)申请人 中钢集团耐火材料有限公司 地址 471000 河南省洛阳市涧西区西苑路1 号 (72)发明人 张利新 廖绍虎 王玉霞 杨建华 王宇涛 李婉婉 刘萍 (51)Int.Cl. C04B 35/66(2006.01) (54)发明名称 一种铝镁铁铬尖晶石复合材料及其制备方 法 (57)摘要 本发明公开了一种强度高、气孔率低、抗侵 蚀性强、热震稳定性和高温性能好，使用寿命长 的铝镁铁铬尖晶石复合材料制备方法；这种铝镁 铁铬尖晶石复合材料制备方法，可以使铁铬尖晶 石形成过程中的膨胀降低到3％～5％之间，在提 高了热应力裂纹的愈合和抗渣能力的同时，把铁 铬尖晶石形成过程中的膨胀控制在3％～5％合 理的范围；大大提高了铝镁铁铬尖晶石复合材料 的强度，提高了铝镁铁铬尖晶石复合材料的抗侵 蚀性和热震稳定性。权利要求书1页 说明书5页CN 109627027 A 2019.04.16 C N 109627027 A
1.一种铝镁铁铬尖晶石复合材料，其特征在于：所述耐火材料的组成成分为：电熔铬刚玉、氧化铬和凝胶结合剂。 2.如权利要求1所述的铝镁铁铬尖晶石复合材料，其特征在于：所述复合材料的组成成分按重量份数为：板状刚玉原料10-20份、精铬矿原料30-50份、铝铬固溶体原料20-40份、 镁铝尖晶石原料10-20份。 3.如权利要求1所述的铝镁铁铬尖晶石复合材料，其特征在于：所述结合剂的加入量分别占总重量的比例为3-5％。 4.一种如权利要求1 ~3中任一项所述铝镁铁铬尖晶石复合材料的制备方法，其特征是： 其制备步骤如下：步骤一、板状刚玉原料10-20份、精铬矿原料30-50份、铝铬固溶体原料20-40份、 镁铝尖晶石原料10-20份，结合剂的加入量分别占总重量的比例为3-5％； 步骤二、将混合好的料按照重量要求称量后倒入事先组装好的模具内，进行高压成型；步骤三、成型后按照砖坯尺寸要求测量，并及时化验胚体的指标；步骤四、将成型好的砖坯放入干燥器烘干，烘干温度控制在150℃，时间控制在24-28小时；步骤五、将干燥后的坯体装入高温窑内烧制，烧成温度控制在1480-1560℃，制成这种高温窑炉工作层用铝镁铁铬尖晶石复合材料。 5.根据权利要求4所述的一种铝镁铁铬尖晶石复合材料的制备方法，其特征在于：其中步骤一中，板状刚玉原料、铝铬固溶体原料、精铬矿原料、 镁铝尖晶石原料粒度分布在5-3mm、3-1mm、1-0mm、小于0.044mm、小于5μm的粒度区间。 6.根据权利要求4所述的一种铝镁铁铬尖晶石复合材料的制备方法，其特征在于：板状刚玉原料、铝铬固溶体原料、精铬矿原料、镁铝尖晶石原料的颗粒状和细粉状的原料粒度比为3:1。 7.根据权利要求4所述的一种铝镁铁铬尖晶石复合材料的制备方法，其特征在于：精铬矿原料的Cr2O3含量在大于55％，FeO不大于13％。 8.根据权利要求4所述的一种铝镁铁铬尖晶石复合材料的制备方法，其特征在于：镁铝尖晶石原料Al2O3含量大于70%，MgO含量大于20%。 权 利 要 求 书1/1页 2 CN 109627027 A
《复合材料结构设计》习题 §1 绪论 1.1 什么是复合材料？ 1.2 复合材料如何分类？ 1.3 复合材料中主要的增强材料有哪些？ 1.4 复合材料中主要的基体材料有哪些？ 1.5 纤维复合材料力学性能的特点哪些？ 1.6 复合材料结构设计有何特点？ 1.7 根据复合材料力学性能的特点在复合材料结构设计时应特别注意到哪些问题? §2 纤维、树脂的基本力学性能 2.1 玻璃纤维的主要种类及其它们的主要成分的特点是什么？ 2.2 玻璃纤维的主要制品有哪些？玻璃纤维纱和织物规格的表示单位是什么？2.3 有一玻璃纤维纱的规格为2400tex，求该纱的横截面积（取玻璃纤维的密度 为2.54g/cm3）？ 2.4 有一玻璃纤维短切毡其规格为450 g/m2，求该毡的厚度（取玻璃纤维的密 度为2.54g/cm3）？ 2.5 无碱玻璃纤维（E-glass）的拉伸弹性模量、拉伸强度及断裂伸长率的大致 值是多少？ 2.6 碳纤维T-300的拉伸弹性模量、拉伸强度及断裂伸长率的大致值是多少？密 度为多少？ 2.7 芳纶纤维（kevlar纤维）的拉伸弹性模量、拉伸强度及断裂伸长率的大致值 是多少？密度为多少？ 2.8 常用热固性树脂有哪几种？它们的拉伸弹性模量、拉伸强度的大致值是多 少？密度为多少？热变形温度值大致值多少？ 2.9 简述单向纤维复合材料抗拉弹性模量、抗拉强度的估算方法。 2.10 试比较玻璃纤维、碳纤维单向复合材料顺纤维方向拉压弹性模量和强度值，指出其特点。 2.11 简述温度、湿度、大气、腐蚀质对复合材料性能的影响。 2.12 如何确定复合材料的线膨胀系数？ 2.13已知玻璃纤维密度为ρf=2.54g/cm3，树脂密度为ρR=1.20g/cm3，采用规格 为450 g/m2的玻璃纤维短切毡制作内衬时，其树脂含量为70％，这样制作一层其GFRP的厚度为多少? 2.14 采用2400Tex的玻璃纤维（ρf=2.54g/cm3）制造管道，其树脂含量为35％ （ρR=1.20g/cm3），缠绕密度为3股/10 mm，试求缠绕层单层厚度? 2.15 试估算上题中单层板顺纤维方向和垂直纤维方向的抗拉弹性模量和抗拉强度。 2.16已知碳纤维密度为ρf=1.80g/cm3，树脂密度为ρR=1.25g/cm3，采用规格为300 g/m2的碳纤维布制作复合材料时，其树脂含量为32％，这样制作一层其CFRP的厚度为多少?其纤维体积含量为多少？ 2.17 某拉挤构件的腹板，厚度为5mm，采用±45°的玻璃纤维多轴向织物（面密
木塑复合材料 摘要：木塑复合材料具有比单独的木质材料和塑料产品更优异的品质，是实木的理想替代品，它的出现可以减少废弃木料和塑料对环境的污染，也适应现代材料复合化发展的规律。本文介绍了木塑复合材料的定义、特点、加工工艺、分类和应用以及未来发展的趋势，并对木塑复合材料的优缺点进行了分析，充分肯定了发展木塑复合材料的必要性和可行性。 关键词：木塑；性能；加工工艺；分类；应用；发展趋势 随着森林资源的减少，木材供应量逐渐下降，已不能满足人们的生产生活需要。同时，塑料制品废旧物的处理也日益成为一个急待解决的环境问题。一种新型材料——木塑复合材料成为木材的理想代用品。木塑复合材料系使用木粉或植物纤维超高份额填充热塑性塑料树脂或热塑性塑料再生料，添加部分相关改性剂，经挤出成型为板材、型材、管材而成。此类产品可替代相应木制品，人们由此可节约大量的森林资源，处理掉大量的废旧塑料及木材加工中产生的废弃木粉，故可大大有利于保护并改善生态环境，是符合2l世纪发展方向的环保型化工新材料。 1 木塑复合材料定义及特点 1.1 木塑复合材料的定义 木塑复合材料是以锯末、木屑、竹屑、稻壳、麦秸、谷糠、大豆皮、花生壳、甘蔗渣、棉秸杆等初级生物质材料为主原料，利用高分子界面化学原理和塑料填充改性的特点，配混一定比例的塑料基料，经特殊工艺处理后加工成型的一种可逆性循环利用、涵盖面广、产品种类多、形态结构多样的基础性材料，目前国内外对此称谓不一，也有将其称之为：塑木、环保木、科技木、再生木、聚合木、聚保木、塑美木或保利木，英文名称：Wood-Plastic Composites,缩写为WPC。一般说来，以生物质材料为基添加一定比例的塑料原料制成的材料，或以塑料原料为基添加一定比例的生物质材料制成的材料，均可称为木塑复合材料。 1.2 木塑复合材料的特点： (1)原料资源化，其生物质材料部分基本分为废弃物利用，来源广泛，价值低廉；塑料组分要求不高，新、旧料或混合料均可，充分体现了资源的综合利用和有效利用； (2)产品可塑化，木塑产品为人工整体合成制品，可根据使用要求随机调整产品工艺和配方，从而生产出不同性能和形状的材料，其型材利用率接近100%； (3)应用环保化，木塑材料的木/塑基料及其常用助剂均环保安全，无毒无害，其生产加工过程中也不会产生副作用，故对人体和环境均不构成任何危害； (4)成本经济化，即木塑制品实现了低价值材料向高附加值产品的转移，不仅维护费用极低，而且产品寿命数倍于普通天然木材，综合比较具有明显的经济优势； (5)回收再生化，即木塑材料的报废产品及回收废品均可100%的再生利用，且不会影响产品使用性能，能够真正实现“减量化、再生化、资源化”的循环经济模式。
1、简述构成复合材料的元素及其作用 复合材料由两种以上组分以及他们之间的界面组成。即构成复合材料的元素包括基体相、增强相、界面相。 基体相作用：具有支撑和保护增强相的作用。在复合材料受外加载荷时，基体相一剪切变形的方式起向增强相分配和传递载荷的作用，提高塑性变 形能力。 增强和作用：能够强化基体和的材料称为增强体，增强体在复合材料中是分散相, 在复合材料承受外加载荷时增强相主要起到承载载荷的作用。 界面相作用：界面相是使基体相和增强相彼此相连的过渡层。界面相具有一定厚度，在化学成分和力学性质上与基体相和增强相有明显区别。在复 合材料受外加载荷时能够起到传递载荷的作用。 2、简述复合材料的基本特点 (1)复合材料的性能具有可设计性 材料性能的可设计性是指通过改变材料的组分、结构、工艺方法和工艺参数来调节材料的性能。显然，复合材料中包含了诸多影响最终性能、可调节的因素，赋予了复合材料的性能可设计性以极大的自由度。 ⑵ 材料与构件制造的一致性 制造复合材料与制造构件往往是同步的，即复合材料与复合材料构架同时成型，在采用某种方法把增强体掺入基体成型复合材料的同时?，通常也就形成了复合材料的构件。 (3)叠加效应 叠加效应指的是依靠增强体与基体性能的登加，使复合材料获得一?种新的、独特而又优于个单元组分的性能，以实现预期的性能指标。 (4)复合材料的不足 复合材料的增强体和基体可供选择地范围有限；制备工艺复杂，性能存在波动、离散性；复合材料制品成本较高。
3、说明增强体在结构复合材料中的作用能够强化基体的材料称为增强体。增强体在复合材料中是分散相。复合材料中的增强体，按几何形状可分为颗 粒状、纤维状、薄片状和由纤维编制的三维立体结构。喑属性可分为有机增强体 和无机增强体。复合材料中最主要的增强体是纤维状的。对于结构复合材料，纤 维的主要作用是承载，纤维承受载荷的比例远大于基体；对于多功能复合材料， 纤维的主要作用是吸波、隐身、防热、耐磨、耐腐蚀和抗震等其中一种或多种， 同时为材料提供基本的结构性能；对于结构陶瓷复合材料，纤维的主要作用是增 加韧性。 4、说明纤维增强复合材料为何有最小纤维含量和最大纤维含量 在复合材料中，纤维体积含量是一个很重要的参数。纤维强度高，基体韧性好，若加入少量纤维，不仅起不到强化作用反而弱化，因为纤维在基体内相当于裂纹。所以存在最小纤维含量，即临界纤维含量。若纤维含量小于临界纤维量，则在受外载荷作用时，纤维首先断裂，同时基体会承受载荷，产生较大变形，是否断裂取决于基体强度。纤维量增加，强度下降。当纤维量大于临界纤维量时，纤维主要承受载荷。纤维量增加强度增加。总之，含量过低，不能充分发挥复合材料中增强材料的作用；含量过高，由于纤维和基体间不能形成一定厚度的界面过渡层, 无法承担基体对纤维的力传递，也不利于复合材料抗拉强度的提高。 5、如何设才计复合材料 材料设计是指根据对?材料性能的要求而进行的材料获得方法与工程途径的规划。复合材料设计是通过改变原材料体系、比例、配置和复合工艺类型及参数，来改变复合材料的性能，特别是是器有各向异性，从而适应在不同位置、不同方位和不同环境条件下的使用要求。复合材料的可设计性赋予了结构设计者更大的自由度，从而有可能设计出能够充分发掘与应用材料潜力的优化结构。复合材料制品的设计与研制步骤可以归纳如下： 1）通过论证明确对于材料的使用性能要求，确定设计目标 2）选择材料体系（增强体、基体） 3）确定组分比例、几何形态及增强体的配置 4）确定制备工艺方法及工艺参数
用于制备可降解支架的左旋聚乳酸改性的实验研究 祝平安 (上海理工大学医疗器械与食品学院上海 200093) 【摘要】 本文对单一的左旋聚乳酸（PLLA）进行改性，通过加入聚己内酯（PCL）得到共混和共聚材料。由于PCL 的低模量和高断裂伸长率，为了保证改性后的材料有足够的强度，并尽量提高材料的韧性，选择PLLA/PCL 为95/05的改性比例是合适的。通过薄膜降解实验，进一步对比PLLA、PLCL-H（PLLA和PCL共混材料）、PLCL-J （PLLA和PCL共聚材料）的机械性能变化，特性粘度和质量损失以及表面形态变化来考察改性对PLLA的作用以及改性材料用于可降解支架制备的可行性。最后确定改性配比为95/05的PLCL-H改性材料，在不损失材料力学强度的前提下，材料韧性最高，断裂伸长率以及降解速度最佳，因此这种改性后的材料用于制备可降解支架是可行的。 【关键词】 聚乳酸；聚己内酯；共混改性；共聚；可降解支架 Experimental Study of Modification of L-Polylactic for Biodegradable Stent Preparation Zhu pingan University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai, 200093, China; 【A bstract】 This paper modifies the single L-polylactic (PLLA) by adding polycaprolactone (PCL) to get blending and copolymerization materials. With low modulus and high breaking elongation of PCL, in order to guarantee enough intensity of the modified material, and increase ductility as more as possible, the modification ratio of PLA/PCL with 95/05 is decided. By film degradation test, the changes of mechanical properties, limiting viscosity, mass loss and surface morphology of PLLA、PLCL-H (PLLA and PCL blending material) and PLCL-J (PLLA and PCL copolymerization material) are compared to research the effect of modification on PLLA and the practicability of modification material used for biodegradable stent preparation. Finally, the modification material PLCL-H with modification ratio of 95/05 is decided. Without losing the material mechanical strength, the ductility of the material is significantly improved, breaking elongation is increased and degradation speed is accelerated. So the modified material is practicable for biodegradable stent preparation. 【Key words】 Polylactic; Polycaprolactone; Blending modification; Copolymerization; Biodegradable stent 目前临床上大量使用的血管支架均为金属材料制备，与机体的亲和性、生物相容性均较差，并且随着时间的推移金属材料逐渐老化，在体液中被腐蚀释放出金属离子，对机体产生不良影响[1]。因此，寻找新型生物可降解材料制备临时性、可降解的血管支架成为了研究热点。目前研究最为广泛、生物相容性和力学性能较好的材料为可降解脂肪族聚酯材料，尤其是其中的聚乳酸（PLA）材料。
木塑复合材料及其材料配方 木塑复合材料是采用热熔塑胶，包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯以及它们的共聚物作为胶粘剂，用木质粉料如木材、农植物秸杆、农植物壳类物粉料为填充料，经挤压法成型或压制法、注塑法成型所形成的复合材料。其中的热熔塑胶原料可采用工业或生活的废弃料，木粉也可以采用木材加工的下脚料、小径材等低品质木材。从生产原料的角度而言，木质塑料制品减缓和免除了塑料废弃物的公害污染，也免除了农植物焚烧给环境带来的污染。复合过程中材料配方的选择涉及到如下几个方面： 1.聚合物 用于木塑复合材料加工中的塑料可以是热固性塑料和热塑性塑料，热固性塑料如环氧树脂，热塑性塑料如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)及聚氧乙烯(PVC)。由于木纤维热稳定较差，只有加工温度在200℃以下的热塑性塑料才被广泛使用，尤其是聚乙烯。塑料聚合物的选择主要依据有：聚合物的固有特性、产品需要、原料可得性、成本及对其熟知的程度。如：聚丙烯主要用于汽车制品和日用生活品等，聚氯乙烯主要用于建筑门窗、铺盖板等。此外，塑料的熔体流动速率(MFI)对复合材料性能也有一定影响，在相同加工工艺条件下，树脂的MFI较高，木粉的总体浸润性较好，木粉的的分布也越均匀，而木粉的浸润性和分布影响复合材料的机械性能，尤其是冲击强度。 2.添加剂 由于木粉具有较强的吸水性，且极性很强，而热塑性塑料多数为非极性的，具有疏水性，所以两者之间的相容性较差，界面的粘结力很小，常需使用适当的添加剂来改性聚合物和木粉的表面，以提高木粉与树脂之间的界面亲和能力。而且，高填充量木粉在熔融的热塑性塑料中分散效果差，常以某种聚集状态的形式存在，使得熔体流动性差，挤出成型加工困难，需加入表面处理剂来改善流动性以利于挤出成型。同时，塑料基体也需要加入各种助剂来改善其加工性能及其成品的使用性能，提高木粉和聚合物之间的结合力和复合材料的机械性能。常用的添加剂包括如下几类： a)偶联剂能使塑料与木粉表面之间产生强的界面结合；同时能降低木粉的吸水性，提高木粉与塑料的相容性及分散性，所以复合材料的力学性能明显提高。常用的偶联剂主要有：异氰酸盐、过氧化异丙苯、铝酸酯、酞酸酯类、硅烷偶联剂、马来酸酐改性聚丙剂(MAN-g-PP)、乙烯-丙烯酸酯(EAA)。一般偶联剂的添加量为木粉添加量的1wt%～8wt%，如硅烷偶联剂可以提高塑料与木粉的粘结力，改善木粉的分散性，减少吸水性，而用碱性处理木粉只能改善木粉的分散性，不能改善木粉的吸水性及其与塑料的粘结性。需注意的是马来酸盐偶联剂与硬脂酸盐润滑剂会发生相斥的反应，一起使用时导致产品质量和产量降低。 b)增塑剂对于一些玻璃化温度和熔融流动粘度较高的树脂如硬度PVC，与木粉进行复合时加工困难，常常需要添加增塑剂来改善其加工性能。增塑剂分子结构中含有极性和非极性两种基因，在高温剪切作用下，它能进入聚合物分子链中，通过极性基因互相吸引形成均匀稳定体系，而它较长的非极性分子的插入减弱了聚合物分子的相互吸引，从而使加工容易进行。在木塑复合材料中常要加入的增
材料按化学成分分为：无机材料、有机材料和复合材料； 按材料的结构和构造的尺度范围可分为；宏观结构：介观结构；微观结构。 密度：材料在绝对密实状态下单位体积的质量，以表示； 表观密度：材料单位表观体积（实体及闭口体积）的质量； 堆积密度：散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量； 密实度：指材料的体积内被固体物质所充实的程度； 空隙率：指散粒材料在堆积状态下，颗粒之间的空隙体积所占的比例。 间隙率：散粒材料在堆积状态下颗粒捡捡隙体积占堆积体积的百分率。 强度：材料抵抗外力破坏的能力。 弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力除去后，能够完全恢复原来形状的性能。 塑性：材料在外力作用下产生显著变形，但不断裂破坏，外力取消后，仍保持变形后的形状的性质。 徐变:材料在恒定外力作用下，随时间缓慢增长的不可恢复的变形。 韧性：指材料在外力作用下，能够吸收较大的能量，同时产生一定的变形而不导致破坏的性能。 硬度材料抵抗其他物体刻划或压入其表面的能力。 耐磨性：材料表面抵抗磨损的能力。 亲水性：材料在空气中与水接触时能被水润湿的性质； 憎水性：材料在空气中与水接触时不能被水润湿的性质； （夹角小于等于90度，为亲水性材料；夹角大于90度，为憎水性材料；） 吸湿性：材料在潮湿空气中吸收水蒸气的能力；用含水率表示。 吸水性：材料在浸水状态下吸入水分的能力；用吸水率表示，有质量吸水率和体积吸水率。 耐水性：材料长期在水作用下保持其原有性质的能力，其强度也不显著降低的性质称为耐水性； （工程中将>0.80的材料，称为耐水性材料） 用于长期处于水中或潮湿环境中重要的结构材料，软化系数应大于0.85；用于受潮较轻或次要结构物的材料，软化系数应大于0.75.抗渗性：材料抵抗压力水或其他液体渗透的性质； 渗透系数越大（k），材料的抗渗性越差；抗渗等级越高，抗渗性越好； 材料的抗渗性与材料内部的孔隙率特别是开口孔隙率有关。 热传递的三种方式：导热；对流；热辐射。 导热性：热量在材料中传导的性质； (材料的导热系数越小，表示其绝热性能越好；材料的孔隙率大其导热系数小，隔热绝热性好) 办水石膏可分为建筑石膏和高强石膏。 建筑石膏的技术性质 1.凝结硬化快 2.尺寸稳定 3.孔隙率高 4.防火性好 5.耐水性和抗冻性差 根据高温煅烧可分为欠火石灰和过火石灰