论文部分内容阅读
以木粉填充改性聚烯烃为对象，系统地研究了木塑复合材料的制备方法、技术路线和工艺条件，并详细研究了复合材料的微观结构、性能特点以及反应挤出制备材料时发生的化学反应及反应-结构-性能的关系。为获得以回收聚烯烃为基体，木材废弃物等多种工业固体废弃料为填充物的多组分复杂体系的并可在普通设备上的木塑复合材料，从而达到变废为宝、有限资源综合利用、保护环境的目的。为木塑产品在我国的工业化生产和应用，作了积极而有效的探索。 通过对高密度聚乙烯(HDPE)／木粉复合材料成型工艺及材料性能的研究发现：用双螺杆挤出机代替单螺杆挤出机挤出成型是可行的，并可以解决加料困难、木粉含量高时出现的烧焦以及分散不均匀等问题，获得了良好的混合，塑化效果。所获得的木塑复合材料的拉伸强度随木粉含量的增加而基本保持不变，弹性模量随木粉含量的增加而增加，但韧性有一定的下降。在所研究的范围内，木塑材料具有良好的加工流动性，木粉的加入对加工流动性的影响不大，在木粉含量低于40phr时，体系呈现流动性变好的趋势，30phr时的平衡转矩(8.58N·m)甚至低于纯HDPE(9.33N·m)。 对聚丙烯(PP)／木粉复合材料，在所研究范围内，木粉在聚丙烯树脂中分散均匀，直到木粉含量高达120份才出现明显的团聚现象，PP／木粉复合材料的拉伸强度随木粉含量的增加基本保持不变，弹性模量升高，但冲击强度有所下降。在PP／木粉复合材料的结晶过程中，木粉对PP有异相成核的作用，随着木粉含量的增加，结晶温度升高，过冷度下降。 对木塑复合材料体系的相容性研究表明：对于HDPE／木粉体系，乙烯-木塑复合材料的制备、结构与性一能丙烯酸共聚物(EAA)和马来酸配改性聚丙烯(MA一PP)是有效的增容剂，当EAA的用量为5份、MA一PP的用量为8份时，材料的拉伸强度达到最大值，比未加任何增容剂时提高了近30%。对于PP/木粉体系，MA一PP的增容效果非常明显，随着MA一PP的加入，复合材料的拉伸强度显著增加，当用量为5份时，拉伸强度己经提高了30%以匕。形态观察表明，有效的增容剂使木粉和树脂接合紧密，两相界面得到明显的改善，从而能够有效地传递和承受载荷，提高材料的拉伸强度。 废旧PE/PP/木粉三元复合体系中，木粉含量对拉伸强度的影响不大，但冲击强度随木粉含量增加下降较大，而弯曲强度和模量则随之增加，维卡软化点也随木粉含量的增加而提高。MA一PP对三元复合材料有较好的增容效果，用量为sphr时材料的拉伸强度提高了60%。在混合体系中加入弹性体三元乙丙共聚物(EPDM)、氢化苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)和马来酸醉改性聚烯烃弹性体(MA一POE)后，复合材料的冲击韧性都有所提高，而且随弹性体用量的增加而增大，但是增韧效果并不显著，可能填料木粉是影响复合材料韧性的决定性因素。与弹性体增韧其他聚合物体系一样，材料的拉伸强度、弯曲强度和模量等均随弹性体的加入和用量的提高而下降。 PP/木粉复合材料的反应挤出中，螺杆转速100印m时，既可保证一定的反应时间，又可避免物料在螺杆中长期停留而引起木粉烧焦和PP基体过分降解。采用一步法制备复合材料时，单体、引发剂和物料宜一次性混合加入，且引发剂和单体配比要适当选择，保证足够引发的自由基数目和单体足够的反应几率。反应挤出中，引发剂过氧化二异丙苯(DCP)的用量应适量，DCP用量为0.01%，单体马来酸醉(MAH)用量为0.6%时复合材料的拉伸强度得到较大的提高。增加DCP和MAH的用量对材料拉伸强度影响不大。关键词:木塑复合材料，废旧塑料，反应挤出，木粉