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木塑复合材料(Wood-Plastic Composites,简称WPC)是一种用木质材料(木质素(Lignin),木粉,木纤维或植物纤维等)填充热塑性聚合物的复合材料,兼有木材和塑料的优点。木质素是一种储量丰富、可再生的重要资源,而木质素极性大,不利于在聚烯烃中的分散。聚丙烯(Polypropylene, PP)具有密度小、力学性能优良、化学稳定性好等优点,作为木塑复合材料的基体有很大优势。本课题以聚丙烯/木质素复合材料为研究对象,对木质素预先接枝(烷基化改性)改善了两相间兼容性,并考察了复合材料的可生物降解性。采用溴代十二烷对木质素进行预先接枝处理,红外光谱(FTIR)显示长链烷烃被接枝到了木质素分子上。烷基化改性的木质素与PP的兼容性较好,PP/木质素复合材料中改性木质素的最大含量高达70 wt%,而未改性木质素的最大含量仅有50 wt%。力学性能测试结果表明,PP/木质素复合材料的力学性能在木质素含量为10 wt%时,达到最优,随着木质素含量的继续增加,复合材料的力学性能逐渐下降。PP/改性木质素复合材料的力学性能总体好于PP/未改性木质素复合材料。动态力学性能分析(DMA)测试结果表明,加入木质素可提高复合材料的储能模量,对PP起到一定的增强作用;加入改性木质素可降低复合材料的玻璃化转变温度(Tg)。差示扫描量热法(DSC)研究发现,木质素在PP结晶时起着异相成核的作用;添加15 wt%的未改性木质素时,复合体系的结晶度达到最大值61.3%;添加50 wt%的改性木质素时,复合体系的结晶度达到最大值69.4%。流变行为分析研究发现,PP/改性木质素复合材料的非牛顿指数随着改性木质素含量的提高而变大,材料的加工性能变好,而PP/未改性木质素复合材料呈现出相反的趋势。扫描电镜(SEM)照片显示,复合材料中改性木质素与PP基体的界面结合较好,而未改性木质素与PP基体的兼容性较差。热重(TG)分析研究发现,木质素的加入增强了PP基体的耐热性,复合材料的耐热性能提高。经过50天生物降解后,复合材料的最大质量失重率达到9.61%(改性木质素含量70 wt%),表面红外分析结果显示复合材料中的木质素被降解,DMA分析结果显示降解后复合材料的储能模量比降解前明显降低,SEM分析结果显示降解后复合材料的微观结构发生改变,出现明显缺陷(空洞和空隙),TG表征分析发现降解后复合材料的耐热性能基本没有变化,但是在600℃的残留量明显降低,说明复合材料具有可降解性。