聚氯乙烯/竹粉发泡复合材料的制备及性能研究

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木塑复合材料是由塑料和植物纤维为主要原料制成的一种性能优异、物美价廉的复合材料,可广泛应用于建筑、汽车、包装、运输等行业领域,缓解了当前木材紧缺的问题。但是,木塑复合材料在成型过程中需要较大压力,从而其密度大约是普通木材的三倍。在木塑复合材料的配方体系中加入适量的发泡剂,可制得具有均匀泡孔结构、性能优良的发泡复合材料,既降低了密度、减少了成本,又钝化了裂纹尖端、提高了材料的力学性能。本研究以聚氯乙烯作为基体树脂、竹粉作为主要填充材料,再加入增塑剂、偶联剂、发泡剂等生产助剂,通过熔融混炼挤出,制备了聚氯乙烯/竹粉发泡复合材料。研究了配方成分(竹粉含量、增塑剂含量、冲击改性剂含量、偶联剂种类、发泡剂种类等)对发泡复合材料流变性能及力学性能的影响和加工工艺(喂料速度、主机转速、加工温度等)对发泡复合材料的影响;利用差式扫描量热仪和热失重分析仪进行热性能检测;通过扫描电镜分析了发泡复合材料的微观结构。研究结果表明:(1)聚氯乙烯/竹粉发泡复合材料的熔体黏度与剪切速率、温度有关。(2)聚氯乙烯的热加工,需加入热稳定剂,当热稳定剂含量为6%时,效果最好。(3)聚氯乙烯/竹粉发泡复合材料所用的内润滑剂与外润滑剂的比例关系为6:5。(4)聚氯乙烯/竹粉发泡复合材料的玻璃化转变温度为86.39℃,熔点为178.06℃。(5)从实验中得到最佳工艺参数:喂料速度为60r/min,主机转速为120r/min,加工温度为180℃。(6)竹粉的加入对聚氯乙烯基体的力学性能有一定提高,当竹粉含量达到20%,复合材料的力学性能达到最大值。(7)随增塑剂含量增加,复合材料的冲击强度逐渐增加。(8)随冲击改性剂含量的增加,复合材料的拉伸、冲击强度逐渐增加,弯曲强度在其含量为4.5%时取得最大值。(9)氨基硅烷偶联剂、组合发泡剂(AC+尿素)对复合材料的作用效果好,力学性能突出。本课题研究成果对聚氯乙烯/植物纤维发泡复合材料的配方优化、生产和应用具有重要指导意义。
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