麦秸秆/PP复合材料耐腐蚀性能研究

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木塑复合材料是近年来广泛应用的新型环保材料,兼有木材和高分子材料二者的优点,高分子材料抗菌性强,因此木塑复合材料比木材耐腐蚀,厂商也以此作为卖点之一。但实际应用中发现在一定的温度、湿度环境下,木塑复合材料仍会受到霉菌腐蚀,腐蚀后表面会形成菌斑或材料力学性能下降,大大缩短了木塑复合材料使用寿命。因此开展对木塑复合材料耐腐蚀性能的研究具有十分重要的意义。本文以偶联剂KH550改性的麦秸秆为填充材料,以PP为基体,采用混炼和热压成型方法制备了未添加和添加硼酸锌、百菌清和SD-36M3种抗菌剂的麦秸秆/PP木塑复合材料,参照美标ASTMG21对未添加和添加抗菌剂的麦秸秆/PP复合材料进行了加速腐蚀实验,研究了麦秸秆/PP木塑复合材料经加速腐蚀后的综合性能和表面微观结构,分析了抗菌剂对麦秸秆/PP复合材料耐腐蚀性能的改善作用。并分析了麦秸秆不同表面处理方法对麦秸秆/PP复合材料耐腐蚀性能的影响。主要结论如下:(1)对仅用硅烷偶联剂处理的麦秸秆/PP复合材料耐腐蚀研究表明,随腐蚀时间的增加,复合材料表面霉菌生长越来越多,综合性能也越来越差,腐蚀4周后麦秸秆/PP复合材料表面布满了霉菌,且在表面侵蚀出较多孔洞和裂缝,其弯曲强度降低了17.25%,弯曲弹性模量降低了60%,拉伸强度降低了20.97%,冲击强度降低了26.15%。(2)对添加不同种类和含量抗菌剂的麦秸秆/PP复合材料耐腐蚀性能研究表明:硼酸锌、百菌清均对麦秸秆/PP复合材料的耐腐蚀性能有较好改善作用,而SD-36M则改善作用很小。硼酸锌和百菌清最佳添加量分别为1%和1.25%,其PP复合材料在腐蚀后综合性能较好。硼酸锌添加量为1%的PP复合材料在4周腐蚀后,与不添加防腐剂相比,其弯曲强度提高了15.67%,弯曲弹性模量提高了75.32%,拉伸强度提高了22.34%,冲击强度提高了7.18%,吸水率降低了31.33%,色差值减小了7.83;百菌清添加量为1.25%的的PP复合材料在4周腐蚀后,弯曲强度提高了13.71%,弯曲弹性模量提高了54.91%,拉伸强度提高了10.46%,冲击强度提高了47.53%,吸水率降低了23.69%,色差值减小了11.56。(3)对不同表面处理麦秸秆的PP复合材料耐腐蚀性能研究表明:用NaOH、乙酸、水热处理麦秸秆对其复合材料的耐腐蚀性能有较好改善作用,而微波处理改善作用较小。当NaOH浓度为5%、乙酸浓度为1%、水热时间为60min处理麦秸秆时,其PP复合材料腐蚀前后综合性能较好。经浓度为5%NaOH溶液处理的麦秸秆/PP复合材料在4周腐蚀后,与不添加抗菌剂的PP复合材料相比,其拉伸强度提高了3.32%,冲击强度提高了75.34%,吸水率降低了12.23%,色差值减小了11.1;经1%浓度乙酸处理的麦秸秆/PP复合材料在腐蚀4周后,弯曲弹性模量提高了27.74%,拉伸强度提高了3.45%,冲击强度提高了26.43%,吸水率降低了1.31%,色差值减小了14.8;经水热60min处理的麦秸秆/PP复合材料在腐蚀4周后,弯曲弹性模量提高了5.26%,拉伸强度提高了3.03%,冲击强度提高了20.72%,吸水率降低了20.99%,色差值减小了11.99。
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