论文部分内容阅读
木塑复合材料具有环境友好性、可持续性、机械物理性能好等优点,广泛应用于建筑、家具、包装运输等行业；但贮存、运输和使用过程中,在光、热、氧、雨水、空气污染物和微生物等环境因素作用下,会导致综合力学性能和外观质量下降、物化性质和电性能发生改变,使其失去使用价值。掌握木塑复合材料老化过程的性能变化规律,寻求提高木塑复合材料抗老化性能的改进方法,对于延长其使用寿命具有重要意义。本文以偶联剂KH550改性的麦秸秆为填充材料,以PP膜为基体,采用混炼和热压成型方法制备了未添加和添加紫外线吸收剂UV327、抗氧化剂1010和辅助抗氧剂DSTP的麦秸秆/PP复合材料,采用紫外线加速老化和自然老化两种方式对未添加和添加抗老化剂的麦秸秆/PP复合材料进行老化性能研究,研究麦秸秆/PP复合材料的综合.性能及其老化规律,分析麦秸秆/PP复合材料的老化机理；采用单因素试验法研究三种抗老化剂对麦秸秆/PP复合材料老化性能的作用；采用响应曲面法研究三种抗老化剂的最佳配比。主要结论如下：(1)紫外线加速老化对麦秸秆/PP复合材料性能影响研究分析表明：老化960h颜色变化△E最大,其△E值为27.56。老化时间大于960h时,麦秸秆/PP复合材料力学性能大幅度下降。老化1200h时,麦秸秆/PP复合材料的弯曲强度、拉伸强度和冲击强度分别下降67.2%、47.89%和32.41%。红外光谱分析可知：麦秸秆纤维中羟基加速了PP的紫外线老化。不同老化时间下麦秸秆/PP复合材料微观表面均有不同程度的裂纹和缺陷,随老化时间的延长,裂纹逐渐向宽度和深度方向延伸。在水、热和紫外线的作用下,PP和麦秸秆纤维降解是造成麦秸秆/PP复合材料裂纹和缺陷材料的原因。(2)自然老化对麦秸秆/PP复合材料性能影响研究分析表明：老化180d后弯曲强度下降41.30%、拉伸强度下降44.15%、冲击强度下降32.45%,△E最大值为24.04,表征材料变红及变黄的色差△a及Ab与紫外线老化的麦秸秆/PP复合材料相比绝对值增大了72.89%和90.76%。自然老化60d,麦秸秆/PP复合材料弯曲性能和颜色变化△E分别与紫外线加速老化480h～720h和240h～480h程度相当；自然老化120d,麦秸秆/PP复合材料力学性能和颜色变化△E分别与紫外线加速老化960h-1200h和720h-960h程度近似；自然老化180d,麦秸秆/PP复合材料与紫外线加速老化1200h的效果相当。自然老化表面微观结构与紫外线加速老化麦秸秆/PP复合材料相比,其表面质量更差,且受户外催化物影响较严重。(3)红外光谱分析麦秸秆和PP自然老化和紫外线老化对其影响表明,自然老化对麦秸秆作用较明显,老化后发色基团吸收峰明显增强。紫外线老化后的PP羰基吸收峰明显变强,其氧化生成酮；麦秸纤维中存在大量羟基也加速了PP紫外光老化。(4)不同含量紫外线吸收剂及抗氧剂对麦秸秆/PP复合材料老化性能的影响分析表明：当UV327、1010和DSTP的含量分别为0.5%、1.2%和1.6%时,麦秸秆/PP复合材料的力学性能较好；但随着含量的继续增加,麦秸秆/PP复合材料的力学性能会逐渐下降,紫外线吸收剂UV327、抗氧剂1010和DSTP的添加量的合适范围为0.5%～1.5%、0.4%～1.2%和0.4%～1.6%；与未添加抗老化剂的PP复合材料相比,添加抗老化剂的麦秸秆/PP复合材料表面完整,缺陷和裂纹较少。三种抗老化剂均可大幅度提高紫外线老化后PP复合材料的接触角。(5)分别以颜色变化△E和弯曲强度FS为研究目标,用响应曲面法研究表明,麦秸秆/PP复合材料颜色变化最小的三种抗老化剂的最佳配比分别为：UV327含量为2.5%、1010含量为1.2%、DSTP含量为0.87%,此时△Emin=10.37；秸秆/PP复合材料弯曲强度最大的三种抗老化剂的最佳配比分别为：UV327含量为0、1010含量为0.4%、DSTP含量为1.01%,此时值弯曲强度FSmax=17.9MPa.