造纸行业的废水经处理达标后排放,但造纸废水的污泥产量大,造纸污泥中含有大量的有机物质,传统的焚烧处理,浪费了污泥中的有机物,而且处置成本比较高;填埋或堆放既要占用面积,又污染了土地,减少了土地资源的利用率。本课题以造纸污泥、高密度聚乙烯为实验原料,加入硅烷偶联剂和润滑剂,通过干燥、共混、挤出造粒、注塑成型制备造纸污泥/高密度聚乙烯木塑复合材料。在分析造纸污泥基本特性和成分的基础上,分别探究了两种不同类型的污泥(纸渣污泥和活性污泥)含量、硅烷偶联剂添加量、润滑剂添加量以及混合污泥配比对木塑复合材料性能的影响,采用FTIR、DSC、TG、SEM、数字图像相关、以及力学性能测试等手段对改性污泥及复合材料进行了性能表征。通过实验研究,得出以下结论:(1)基本性能和成分分析测试结果显示:纸渣污泥中有较高的纤维含量和钙含量,分别约为40%和20%,而活性污泥中纤维含量和钙含量较少分别约8%和3.6%,但其N、S、Si等无机物含量较纸渣污泥高。纸渣污泥中的纤维细而长,且相互缠绕;活性污泥呈颗粒状分布,纤维短且含量少。纸渣污泥的pH值约为8.36,活性污泥的pH值约为7.72,均呈弱碱性。(2)在高密度聚乙烯中添加纸渣污泥和活性污泥均可不同程度地提高木塑复合材料的力学性能。对纸渣污泥而言,添加量为30%时复合材料的力学强度达到最大值;纸渣污泥的加入在聚合物体系中发挥了成核作用,促进了基体的结晶;动态储能模量和复数粘度随污泥含量的增加均呈现上升的趋势;复合材料的应变分布均匀,应力得到了有效传递,但过量的污泥使复合材料产生应力集中现象;一定量的污泥能够增强复合材料的界面结合能力,而过多的纸渣污泥会在塑料基体中发生团聚而影响复合材料的强度。活性污泥作为增强材料与塑料复合时具有相类似的规律,本研究中活性污泥的最佳添加量为30%。(3)在造纸污泥/高密度聚乙烯复合材料体系中添加偶联剂可以不同程度的提高复合材料的力学性能,随着硅烷偶联剂KH550的添加,纸渣污泥复合材料和活性污泥复合材料的拉伸强度、冲击强度、弯曲强度和弯曲模量都呈现出先升高后下降的趋势。由DIC数字图像显示添加适量偶联剂的复合材料的应力分布更均匀,应力得到了较好的传递,与宏观力学测试结果具有一致性。电镜图的微观分析同样也验证了添加适量的偶联剂的复合材料两相的界面结合较好,但过量的偶联剂在复合材料界面上容易形成多分子层,反而影响了复合材料的性能。比较分析认为,本研究实验条件下硅烷偶联剂的添加量为2%时,复合材料性能最优。(4)适量的润滑剂提高了复合材料的力学性能,润滑剂的添加量为3%时,纸渣污泥复合材料和活性污泥复合材料的力学强度均达到实验最佳值。DSC结果显示,适量润滑剂的加入有助于提高复合材料的结晶度;DIC表明添加适量的润滑剂,复合材料应变分布均匀,而当含量大于5%时,复合材料出现应力集中,应力不能有效传递。微观界面的电镜图可以看出少量的润滑剂能够促进污泥与塑料基体的界面相容性,界面间几乎没有缝隙,而过量的润滑剂极易造成团聚,界面结合弱化导致增强相的剥离。(5)将纸渣污泥和活性污泥以不同的比例混配成混合污泥,并加入高密度聚乙烯中,将混合污泥复合材料与单一污泥复合材料进行分析和比较,混合污泥的加入对复合材料的性能提高并不显著,而单一污泥能够更好的改善复合材料的界面,提高材料的性能。(6)比较两类污泥复合材料的力学性能发现,纸渣污泥复合材料性能优于活性污泥复合材料。造纸污泥作为填料与热塑性聚合物共混制造复合材料是可行的,复合材料的综合性能受造纸污泥类型、造纸污泥用量、偶联剂添加量、润滑剂含量等因素的影响。