导图社区 木塑复合材料
导图是一个关于木塑复合材料的思维导图,介绍了什么是木塑复合材料,常用的改性材料,界面问题,及改善相容性的方法。
编辑于2022-07-25 14:36:25【蛋白粉揭秘】:蛋白粉是提取自动植物的高纯度蛋白质补充剂,常见分类有乳清蛋白、酪蛋白和大豆蛋白等。对于减脂期人群,建议每日摄入量为每公斤体重约2~2.5克,以维持肌肉质量并辅助脂肪燃烧。同时,合理选择在餐间或训练后饮用,有助于减少饥饿感和促进肌肉修复。 【增肌粉认识】:增肌粉专为增强肌肉与提供能量设计,包含高浓度蛋白质及适量碳水化合物、维生素矿物质等成分。减脂期间不推荐单纯追求增肌者使用,但若需要额外能量支持与肌肉保护,可适度选用,并注意结合低热量饮食计划。 科学搭配,精准摄取,让蛋白粉助力你的减脂塑形之旅!
整理 闫帅奇 28天减脂课程 第二天课程的 饮食计划。 内容涉及热量差,即摄入-消耗,了解人摄入的三类食物及身体消耗的途径;再介绍简单的衡量热量差的方式,轻松减脂。提供三餐饮食建议,跟练跟吃效果好,同时对锻炼前后加餐的问题进行阐述。
简要介绍中国自然科学领域部分人才计划,国家高层次人才特殊支持计划 (万人计划),介绍详细,希望对你有所帮助!
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木塑复合材料 Wood-plastic composites, WPC
背景
问题
塑料
白色污染 
废弃的一次性餐盒、塑料袋、编织袋、食品袋等塑料制品
资源浪费
塑料源于非可再生资源
石油
天然气等
森林资源
森林覆盖率仅12.7%, 人均森林储积量仅10立方米
供求矛盾凸显
世界第二大木材进口大国
优势
综合植物纤维和高分子材料的优点
缓解森林资源贫乏、木材供应紧缺的矛盾,
解决塑料、木材行业废弃资源的再生利用问题
特点
原料资源化
产品可塑化
保留热塑性塑料容易加工的特点
使用环保化
成本经济化
回收再生化
可以回收塑料和廉价的植物纤维为原料
更好的力学性能,抗蠕变性能 类似原木的自然外观 更好的尺寸稳定性、耐水性和加工性能
应用领域
建筑产品
应用最广领域,约占总量的75%
地板、护墙板、建筑模板、门窗型材、围栏和护栏以及百叶窗和屋面板
汽车工业
约占总量的8%
车门内装饰板、备胎盖、坐椅靠板、后搁物箱、行李箱侧围、车顶内衬
物流
各种规格的运输托盘和出口包装托盘、集装箱、各类包装箱、运输玻璃货架
其他
花盆、工具手柄、浴缸、办公用品、高速公路路牌、吸声板、及音箱、海洋码头工程组件
意义
绿色产品
变废为宝
契合目前我国建设节约型和环境友好型社会的要求
广阔的市场发展前景和巨大的发展潜力
材料
植物纤维
特点
来源广泛
价格低廉
可自然再生
可生物降解
密度低
较高的长径比
比表面积大
结构与组成 
纤维素 
植物纤维原料的最主要化学成分
起骨架作用
植物纤维力学性质的主要提供者
线形高分子化合物
由β、D-葡萄糖基通过1,4-苷键以C-1椅式构象联结而成
植物体内约有50%的碳是以纤维素的形式存在
半纤维素
与纤维素相伴生的一种低分子量的无定形结壳物质
不均一聚糖
两种或两种以上单糖组成
木糖
阿拉伯糖
半乳糖
甘露糖
区别于纤维素的是其在一些药剂中的溶解度大,容易溶于稀碱溶液
木质素
植物细胞壁的主要组成部分之一
一种无定形的高分子化合物
一部分与半纤维素有化学连接,但与纤维素无化学连接
植物纤维颜色的主要来源
芳香族高分子化合物
三维空间结构
由苯基丙烷结构单元通过醚键和碳碳键联结构成
愈创木基丙烷

紫丁香基丙烷
对羟苯基丙烷
抽提物
部分无机盐、糖类、植物碱、单宁、色素、粘液、淀粉、果胶质、脂肪、脂肪酸、萜烯、酚类物质、甾醇、蜡、香精油等多种物质
分类
脂肪族化合物
萜和萜类化合物
酚类化合物
应用
化工、医药及许多工业部门的重要原料
原料
木粉
竹粉
秸秆粉
甘蔗渣粉
稻壳粉
麻类纤维
亚麻
大麻
黄麻
剑麻
苎麻
塑料
熔点或加工温度需低于200℃
植物纤维的热稳定性要求
常用原料
聚乙烯PE
聚丙烯PP
聚氯乙烯PVC
丰富基体塑料种类的方式
提升植物纤维的热稳定性
除去对温度敏感的木质素
与矿物质混合达到局部隔热的效果
提高加工速度
缩短纤维在加工设备中的停留时间
添加剂
问题
高填充使粉体容易聚集
熔体流动性差
挤出成型加工困难
目的
提高纤维高填充时的分散效果
常用
润滑剂
分散剂
紫外线稳定剂
着色剂
发泡剂
抗氧化剂
阻燃剂
防霉剂等
界面
形成
第一阶段 基体与填料的接触与润湿过程
填料与基体分子各基团或组份吸附能力不同, 优先吸附可降低其表面能的物质
形成方式
条件
一定温度和压力
形态
塑料
流动性的粘流态
植物纤维
刚性物质
加工过程呈固态
高温不会熔融流动
过程
熔融塑料熔体在植物纤维表面铺展、渗透
原因
表面自由能
植物纤维较高
一般聚合物较低
表面自由能 粘流态塑料 < 植物纤维表 塑料具有在植物纤维表面自动铺展的趋势, 形成新的复合界面
第二阶段 聚合物的固化过程
通过化学或物理的过程固化, 形成稳定的界面层
界面层位置
更多形成于植物纤维的表面
粘流态塑料分子链段流动过程中 难以浸入植物纤维体内
界面层作用
结合好
应力可在塑料与植物纤维材料本体间传递
结合不良
影响应力在复合材料中的传递,材料受到外力时界面发生断裂或分层,性能下降
结合理论
化学键理论
基体表面上的官能团与填料表面的官能团发生化学作用, 产生共价键形成界面区
偶联剂的 一些官能团与填料起化学作用, 另一些官能团与基体产生化学作用或其他明显物理作用。
界面润湿(物理吸附)理论
浸润效果不良
产生孔隙
应力集中
复合材料发生开裂
完全浸润
基体与填料间粘结强度大于基体的内聚能
条件
粘流态塑料表面张力 < 植物纤维固体临界表面自由能低
机械互锁理论
前提
填料表面粗糙不平有大量槽沟
高低不平的凹凸结构
疏松孔隙填料结构
作用过程
熔融聚合物经流动、挤压、浸渗
充满或部分充满填料的孔隙或凹面
分子相互接触并发生表面不规则渗透
固化后在界面区形成各种形式的啮合结构
表现
较强的黏合强度
弱界面层理论
改善界面相容性方法
预处理及表面改性
物理方法
热处理
作用
去除植物纤维中的游离水和部分结合水
原因
加工过程中植物纤维失水 将导致复合材料内部产生孔隙和应力缺陷
放射处理
目的
外部能量使材料结构产生有利变化
方法
超声波处理
微波处理
低温等离子放电处理
溅射放电处理
电晕放电处理
增强二者的作用力
蚀刻纤维表面,形成咬合力
增大相容性
在纤维表面引入含氧基团, 增加纤维表面的醛基浓度
提高了复合材料的性能
特点
无需任何其他添加剂
成本相对较低
基本上不会对环境造成影响
化学方法
碱处理
常用试剂
低浓度NaOH溶液
碱液浓度越高,木质素去除越强,纤维强度越差
过程
去除半纤维素、木质素和果胶等
纤维空腔化和原纤化
形成粗糙的表面形貌
作用
促进形成机械互锁结构
表面活性位点增多
提高与其他改性剂的反应能力
化学偶联剂处理
硅烷偶联剂
通式
作用机理
烷氧基水解形成硅醇与纤维素表面羟基通过氢键等作用连接
分子链另一端根据链段长度、基团的不同可通过物理、化学手段与树脂基体连接
已报道
γ甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KBM503)
N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷(KBM503)
三乙氧基氯硅烷
四乙氧基硅烷
钛酸酯偶联剂
铝酸酯偶联剂
乙酰化处理
作用机理
乙酰基与植物纤维中的半纤维素或木质素的羟基反应, 生成酯类化合物
酯基(极性较弱)取代羟基(强极性), 破坏部分缔合氢键
降低植物纤维的表面极性
提高与基体树脂的相容性
已报道
乙酸酐
丙酸酐
苯甲酰化处理
常用试剂
苯甲酰氯
作用
改善两者的界面黏合
提高复合材料强度
降低吸水性
改善热稳定性
操作方法
碱液预处理
活化纤维素和木质素上的羟基
5%或10%的NaOH和苯甲酰氯溶液中反应15分钟
乙醇洗去未反应的苯甲酰氯
洗涤
丙烯酰化和丙烯腈接枝
丙烯酰化反应
丙烯酰化由纤维素分子上的自由基引发, 可用高能射线来引发纤维素分子主链的断裂同时产生自由基
常用试剂
甲基丙烯酸甲酯(MMA)
醋酸乙烯酯(VA)
丙烯酰胺(AAm)
丙烯腈
引发剂
高锰酸处理
高锰酸
一种含有高锰酸根离子MnO4-的化合物
作用机理
纤维素通过MnO3-离子形成自由基
高度活泼的Mn3+离子在纤维素自由基上引发接枝反应
处理方法
碱预处理处理
不同浓度KMnO4溶液处理1~3分钟
一般浓度都较低,1%以下
过氧化物处理
过氧化物
分子中含有过氧离子(O-O)的特殊功能化合物
作用机理
有机过氧化物分解形成自由基
自由基与塑料基体和纤维上的氢反应
常用试剂
过氧化二苯甲酰(BPO)
过氧化二异丙苯(DCP)
异氰酸酯处理
异氰酸酯
一种含异氰酸根(-N=C=O)官能团的化合物
极易与纤维上的羟基发生反应
已有报道
二苯基甲烷二异氰酸酯
异氰酸苯酯(TDIC)
其他处理方法
硬脂酸乙醇溶液
硬脂酸
次氯酸钠
漂白植物纤维
去除木质素
三嗪衍生物
作用原理
减少纤维素分子上易与空气中水分子结合的羟基, 降低纤维的亲水性
通过产生化学键形成纤维与基体之间的交联网络,降低纤维的膨胀
添加界面改性剂
界面改性剂
一端为极性基团
与植物纤维的极性部分亲和
一端为非极性基团
与极性较弱的聚合物基体亲和
常用试剂
马来酸酐接枝聚丙烯(MAPP)
马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE)
马来酸酐接枝三元乙丙橡胶(EPDM-MA)
马来酸酐改性的乙烯-乙烯-丁烯(SEBS-MA)
作用
桥梁作用
降低两相间界面能
降低纤维之间的凝聚力
促进纤维在基体分散
提高复合材料力学性能
加强基体分子链与植物纤维间的机械缠结
增强两者间的界面亲和力
作用机理
表面所含羧基或酐基与纤维中的羟基发生酯化反应或与植物纤维形成氢键, 降低纤维的极性和吸湿性
长分子链插入聚合物基体中,在聚合物和纤维之间起到桥梁作用, 达到良好的界面黏合
用量
太少
无法完全包覆填料,影响增容效果
过多
改性剂分子在填料表现覆盖形成多分子层, 导致填料与聚合物基体间界面结构不均匀性, 影响外力在界面层的传递,降低复合材料的性能
热塑性塑料基体表面改性
填充在纤维之间和微细纤维之间的“粘合剂”和“填充剂”