论文部分内容阅读
水稻秸秆具有来源广,成本低,对环境友好,可自然生物降解等优点,其主要的化学成分与天然木材相同,在复合材料的制备方面可以作为天然木材原料的有利补充。以焚烧为主的稻秸处理方式对环境造成严重污染,并浪费了大量生物质资源。此外,废弃的塑料农膜对当地生态环境也造成了破坏。本论文以水稻秸秆为增强体、线性低密度聚乙烯(LLDPE)为基体,研究制备稻秸/LLDPE复合材料的新工艺。通过力学性能测试和内在特性分析,探讨制备稻秸/LLDPE复合材料的最佳加工温度、稻秸质量比和成型方式,为秸秆利用提供基础支撑。1.利用线性低密度聚乙烯薄膜将稻秸长茎卷在一起,经单螺杆挤出机熔融复合制备稻秸长茎/LLDPE复合材料,研究加工温度(120℃、140℃和160℃)对其力学性能的影响。实验结果表明,在140℃时稻秸长茎/LLDPE复合材料的力学性能较好。再以140℃为复合材料的加工温度,采用混料-双螺杆熔融复合-粉碎造粒-单螺杆挤出成型方式制备稻秸碎料/LLDPE复合材料。结果表明,稻秸质量占比为40%时挤出成型稻秸碎料/LLDPE复合材料力学性能较好。2.使用线性低密度聚乙烯薄膜包卷稻秸长茎或者稻秸碎料,再热压成型制备稻秸/LLDPE复合材料,对比两种稻秸形态对热压成型稻秸/LLDPE复合材料力学性能的影响。结果表明,稻秸碎料/LLDPE复合材料的力学性能不如稻秸长茎的。稻秸含量在50%~60%时,热压成型稻秸长茎/LLDPE复合材料的力学性能较好;当MAPE含量从5%减少到3%时,稻秸长茎/LLDPE复合材料的力学性能有所下降。3.在稻秸质量比为60%、加工温度140℃的条件下制备复合材料,研究挤出成型稻秸碎料/LLDPE复合材料和热压成型稻秸长茎/LLDPE复合材料的力学性能,耐热性能,耐水性能,动态流变性能和界面结合状况等。结果表明,与挤出成型稻秸碎料/LLDPE复合材料相比,热压成型稻秸长茎/LLDPE复合材料力学性能更好,纤维定向程度更高,密度更低,耐热性更好,弹性特征更加明显。4.为提高热压成型稻秸长茎/LLDPE复合材料的耐水性和力学性能,分别采用两种方式处理稻秸——滚轮滚压使稻秸沿长度方向开裂(以下简称纵裂)和将稻秸长茎捻成螺旋结构。结果表明,与未纵裂稻秸相比,纵裂稻秸对热压成型稻秸长茎/HDPE/LLDPE复合材料的弯曲强度、冲击强度和耐水性有改善,但拉伸强度有所降低。与无螺旋的秸秆相比,螺旋结构能够明显提高热压成型稻秸长茎/LLDPE复合材料的力学性能。本论文重点研究使用塑料薄膜包裹稻秸再热压制备稻秸/LLDPE复合材料的成型方式,制备出性能良好的复合材料,研究结果对保护环境、利用秸秆资源具有重要意义。