竹粉表面修饰对高填充木塑结构-性能的调控机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31600459
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1603.木材物理学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Starting from the efficient processing and high performance of highly filled wood-plastic composites (WPC), this project uses alkyl ketene dimer (AKD) and alkenyl succinic anhydride (ASA) as surface modifiers with strong chemical binding capability, moderate permeability, high coverage efficiency, and non-pollution to modify bamboo flour. The purpose is to reduce the surface energy of bamboo flour, to improve its dispersibility in and compatibility with polypropylene (PP) matrix, and finally to enhance the processability and physical-mechanical properties of WPC. This study will concentrate on optimizing process parameters for bamboo flour modification, creating an efficient, cheap, and environmentally-friendly surface modification technique, toughening PP to achieve improved rheological properties and better compatibility with bamboo flour. The modified bamboo flour will be compounded with toughened PP to fabricate highly filled WPC. The structure and performance of the WPC will be characterized. The effect of surface modification with AKD and ASA on surface energy of bamboo flour will be studied at ambient and processing temperature, respectively. The three-dimensional dispersibility and distribution of bamboo flour in PP matrix will be investigated. At room temperature, correlation between the surface energy characteristics of bamboo flour and PP and the mechanical properties of WPC will be revealed, and at processing temperature, correlation between the surface energy characteristics of bamboo flour and PP and the rheological properties/processability of WPC melts will be revealed as well. This study could explore new ways and provide theoretical basis to promote the efficient processing and high performance of highly filled WPC.
本项目从高木质纤维含量木塑复合材料(WPC)的高效加工和高性能化出发,采用化学结合能力强、渗透性适中、表面覆盖效率高、无污染的烷基烯酮二聚体(AKD)和烯基琥珀酸酐(ASA)对竹粉进行表面化学改性,降低其表面能,改善其在聚丙烯(PP)基体中的分散性和相容性,提高WPC的加工性能和物理力学性能。重点研究改性参数和工艺的优化,建立高效、经济、环保的木质纤维表面改性方法,增韧改性PP以制备具有高流变性能又能与竹粉形成良好界面结合的改性PP,进而制备高竹粉含量WPC,并对其结构性能进行表征。研究表面改性对竹粉在室温和成型加工温度下表面能的影响,竹粉在PP中的三维分散与分布状态,最终揭示室温下,竹粉与PP的表面能特性与WPC力学性能的相关性,成型加工温度下表面能特性与WPC熔体流变/加工性能的相关性,为推动高木质纤维含量WPC的高效加工和高性能化探索新的途径,提供理论基础。

结项摘要

为了探究木质纤维表面修饰对高填充木塑复合材料(wood plastic compisites,简写WPC)结构-性能的调控机理研究,本项目首先通过不同部位竹材制备出了聚丙烯(polypropylene,简写PP)基WPC,并对WPC的性能及其影响因素进行了系统分析,揭示了化学成分、微观结构对纤维形态及WPC性能的影响规律,为高性能竹塑复合材料的制备提供了理论基础;探究了一种新的木质纤维改性方法,在球磨中通过机械/化学法,利用制备的混酸酐与纤维素颗粒反应制备表面改性的混合酸酐纤维素酯,并将表面改性的纤维素颗粒与PP基体复合制备WPC,对其加工性能、结晶行为、力学性能和吸水行为等进行分析,揭示了混酸改性纤维素酯对PP的增强机理;通过弹性体烯烃嵌段共聚物(Olefin block copolymer,简写OBC)共混和马来酸酐(maleic anhydride,简写MAH)接枝改性的方法制备了高韧性和高力学强度的PP基WPC,并对其尺寸稳定性、动态力学和断裂形貌进行分析,揭示了OBC和MAH对PP的增韧机理;通过烷基烯酮二聚体(Alkyl ketene dimer,简写AKD)乳液喷淋和溶液浸泡处理木质纤维并制备了PP基WPC,对WPC的机械性能和加工性能进行了分析,探究了AKD的改性机理及处理工艺对WPC性能的影响规律;制备了一系列纤维含量高达70~85%的高填充PP基WPC,探究了纤维含量和AKD改性对WPC力学性能和加工性能的影响规律,为高填充WPC的制备提供了理论基础;通过氧气和六甲基二硅胺烷等离子气体处理木粉并制备了PP基WPC,对WPC的机械性能和加工性能进行了分析,揭示了木质纤维表面能对WPC性能的影响规律。在综合分析、系统总结上述研究结果的基础上,建立了表面修饰对高填充WPC结构-性能的调控机理。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(1)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Synthesis and characterization of the n-butyl palmitate as an organic phase change material
有机相变材料棕榈酸正丁酯的合成与表征
  • DOI:
    10.1007/s10973-018-7846-y
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Thermal Analysis and Calorimetry
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Ma Liyun;Guo Chuigen;Ou Rongxian;Wang Qingwen;Li Liping
  • 通讯作者:
    Li Liping
Solvent-free pulverization and surface fatty acylation of pulp fiber for property-enhanced cellulose/polypropylene composite
纸浆纤维的无溶剂粉碎和表面脂肪酰化用于增强纤维素/聚丙烯复合材料的性能
  • DOI:
    10.1016/j.jclepro.2019.118811
  • 发表时间:
    2020-01-20
  • 期刊:
    JOURNAL OF CLEANER PRODUCTION
  • 影响因子:
    11.1
  • 作者:
    Huang, Lang;Wu, Qiong;Wolcott, Michael
  • 通讯作者:
    Wolcott, Michael
Synergistic toughening effects of grafting modification and elastomer-olefin block copolymer addition on the fracture resistance of wood particle/polypropylene/elastomer composites
接枝改性和弹性体-烯烃嵌段共聚物添加的协同增韧作用对木颗粒/聚丙烯/弹性体复合材料断裂性能的影响
  • DOI:
    10.1016/j.matdes.2019.107918
  • 发表时间:
    2019-11-05
  • 期刊:
    MATERIALS & DESIGN
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Yi, Shunmin;Xu, Shihua;Ou, Rongxian
  • 通讯作者:
    Ou, Rongxian
The properties of flax fiber reinforced wood flour/high density polyethylene composites
亚麻纤维增强木粉/高密度聚乙烯复合材料的性能
  • DOI:
    10.1007/s11676-017-0461-0
  • 发表时间:
    2018-03
  • 期刊:
    Journal of Forestry Research
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Zhang Jingfa;Wang Haigang;Ou Rongxian;Wang Qingwen
  • 通讯作者:
    Wang Qingwen
Bamboo particle reinforced polypropylene composites made from different fractions of bamboo culm: Fiber characterization and analysis of composite properties
由不同竹秆部分制成的竹颗粒增强聚丙烯复合材料:纤维表征和复合材料性能分析
  • DOI:
    10.1002/pc.25329
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Polymer Composites
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Tan Wei;Xiaolong Hao;Rongxian Ou;Lichao Sun;Junjie Xu;Qingwen Wang;Rongxian Ou
  • 通讯作者:
    Rongxian Ou

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木材压缩改性技术研究进展
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  • 作者:
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    王先菊
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    10.13801/j.cnki.fhclxb.20210302.005
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    复合材料学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    欧荣贤;姚开泰;孙理超;刘涛;郝笑龙;刘珍珍;周海洋;王清文
  • 通讯作者:
    王清文
超高填充聚丙烯基木塑复合材料高低温性能
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    2021
  • 期刊:
    复合材料学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐俊杰;郝笑龙;周海洋;孙理超;刘涛;王清文;欧荣贤
  • 通讯作者:
    欧荣贤

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欧荣贤的其他基金

基于热可逆共价化学的木塑复合材料蠕变与热变形调控
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  • 项目类别:
    面上项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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