纳米SiO2@TiO2增强竹塑复合材料制备及托盘应用性能仿真分析

TB332; 随着生物质复合材料性能研究的不断深入,其在农业工程中的应用也逐渐广泛.该研究旨在提升竹塑复合材料(bamboo-plastic composites,BPC)力学性能和耐老化性,以实现其托盘制品的环保和应用性.首先,该研究采用三种不同配比竹粉(bamboo fiber,BF)与高密度聚乙烯(high density polyethylene,HDPE)制备BPC,并进行力学性能测试确定 BF与 HDPE最优配比.通过 SiO2 包覆 TiO2 粒子(SiO2@TiO2),硅烷偶联剂 KH550改性 SiO2@TiO2 制备KH550-ST,采用喷涂法用KH550-ST改性BPC5...

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Published in农业工程学报 Vol. 40; no. 20; pp. 278 - 287
Main Authors 牛一米, 杜鑫宇, 于孟言, 洪伟淇, 高珊
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 东北林业大学土木与交通学院,哈尔滨 150040 01.10.2024
Subjects
力学性能
周转托盘
复合材料
finite element simulation
有限元仿真
mechanical properties
composite materials
turnover pallet
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Summary:TB332; 随着生物质复合材料性能研究的不断深入,其在农业工程中的应用也逐渐广泛.该研究旨在提升竹塑复合材料(bamboo-plastic composites,BPC)力学性能和耐老化性,以实现其托盘制品的环保和应用性.首先,该研究采用三种不同配比竹粉(bamboo fiber,BF)与高密度聚乙烯(high density polyethylene,HDPE)制备BPC,并进行力学性能测试确定 BF与 HDPE最优配比.通过 SiO2 包覆 TiO2 粒子(SiO2@TiO2),硅烷偶联剂 KH550改性 SiO2@TiO2 制备KH550-ST,采用喷涂法用KH550-ST改性BPC55 制备纳米增强竹塑复合材料(KH550-ST-BPC),并进行力学性能和耐光老化性能分析.运用ANSYS Workbench软件对改性前后的BPC一体式托盘进行有限元仿真分析,理论验证纳米改性BPC托盘的应用性能.结果表明,随着BF含量的增加,BPC的抗拉性能和抗弯性能均有所提高.在BF与HDPE质量比为 5:5时(BPC55),BPC力学性能最优.相比于BPC55,KH550-ST-BPC55 弯曲强度和弯曲模量分别提升了 31.11%和52.27%,拉伸强度和拉伸模量分别提升 11.86%和 21.92%,KH550-ST-BPC55 的耐光老化性能提升 77.79%.通过有限元仿真,发现KH550-ST-BPC55 制BPC托盘在额定荷载下堆码仿真产生的最大变形量降低 27.36%,极限荷载下降低23.41%,即可有效的堆码工况下的承载能力.该研究可为纳米SiO2@TiO2 增强竹塑复合材料做物流周转单元的应用提供参考.
ISSN:1002-6819
DOI:10.11975/j.issn.1002-6819.202406215