论文部分内容阅读
本论文使用微米SiO2(nmSiO2)和纳米SiO2(nSiO2)作为增强相,采用直接分散和乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂(VTS)改性两种方法将SiO2添加到聚丙烯(PP)基体中,通过挤出成型法制备木粉/聚丙烯复合材料,利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱和万能力学试验机等设备对所得到的复合材料的结构、微观形貌和力学性能进行了表征。其次,从结构设计中夹芯结构获得灵感,制备高木粉含量的夹芯结构木粉/聚丙烯复合材料,将Si02粒子添加到夹芯结构木塑表层中,采用同样的方法进行表征。主要研究和结果如下:(1)采用将mSiO2和nSiO2直接和VTS改性两种方法分散到PP基体中,再与干燥的杨木粉混合制备木粉/聚丙烯复合材料。通过傅里叶变换红外(FTIR)光谱发现SiO2粒子已经成功连接到PP基体上;通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)发现VTS改性改善了mSiO2和nSiO2在木塑中的分散性;力学实验结果显示,填充nSiO2后复合材料的拉伸、弯曲、冲击性能更好,且在含量为3%-5%时,复合材料的力学性能达到最大值;DSC分析表明nSiO2可以起到成核剂的作用。(2)通过热压的方法制备上下表层的木粉含量变化范围为55%-85%和LLDPE塑料芯层三明治夹芯结构木粉/聚丙烯复合材料,从结构上增加该复合材料的力学性能及探讨木粉含量对其影响。通过检测单层和夹芯木塑的密度、静态力学性能、蠕变、应力松弛及热膨胀性能。结果表明:单一木粉/聚丙烯复合材料密度随着木粉含量的增加逐渐降低,而夹芯结构复合材料的密度基本不变;LLDPE夹芯木粉/聚丙烯复合材料的弯曲强度和冲击强度高于单一木粉/聚丙烯复合材料;有限元模拟表明,夹芯木粉/聚丙烯复合材料在受到外力作用时,避免材料在拉伸侧破坏,发挥出高木粉含量木塑抗压强度高的优势;夹芯木塑比单一木塑拥有更大的蠕变和松弛行为,但在高木粉含量下两者表现出相当的蠕变和应力松弛行为;热膨胀结果可知,该夹芯木粉/聚丙烯复合材料比单一木粉/聚丙烯表现出较高的厚度方向热膨胀行为。(3)同样采用VTS改性的mSiO2和mSiO2粒子作为增强相增强夹芯结构的木粉/聚丙烯复合材料表层,通过热压的方法将表层与作为中间层的LLDPE塑料复合在一起制备3层夹芯结构复合材料。通过静态力学测试发现,添加VTS改性的mSiO2和nSiO2夹芯复合材料的弯曲和冲击性能都在含量为5%时力学性能最佳;高含量(>9%)VTS改性的mSiO2和nSiO2都会降低夹芯复合材料的弯曲和冲击性能,而mSiO2对这两项性能的降低更为迅速;通过蠕变和热膨胀测试结果表明mSiO2相比mSiO2更能有效的减少蠕变和热膨胀行为。