ABS基木塑复合材料的研究

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木塑复合材料(WPC)兼备了木材和热塑性塑料的优良性能,具有成型加工容易、吸水性小、尺寸稳定性好、耐候性优异、使用和维修简便等优点,有关WPC的研究有利于环保和木质材料废弃物的再资源化。以往人们对WPC的研究主要采用聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)为基体,对丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)基WPC的研究鲜见报道。ABS具有良好的刚性、低蠕变性、优异的尺寸稳定性和抗冲击性能,但在WPC有限的加工温度范围内,ABS熔体的加工流动性较差。开发研究ABS基WPC,改善其加工流动性,可以拓宽WPC的加工应用领域,对WPC的高性能化的研究具有重要意义。本论文采用熔融接枝法制备了马来酸酐(MAH)接枝C9石油树脂(C9-g-MAH)。研究了引发剂过氧化二异丙苯(DCP)、马来酸酐(MAH)、不同第三单体及其用量对C9-g-MAH的接枝率的影响,探讨了C9-g-MAH以及几种具有增容、分散、提高流动性等作用的加工助剂对WPC力学性能与加工性能的影响;并研究了木粉经硅烷偶联剂改性处理后WPC的物理机械性能及加工流动性能的变化。利用红外光谱仪(FT-IR)、扫描电镜(SEM)等现代分析测试技术,分析和表征了C9-g-MAH和WPC的结构与性能的相互关系。研究结果表明:(1)引入适量的三烯丙基异三聚氰酸酯(TAIC)或腰果壳油(CNSL)作为熔融接枝反应的第三单体,能有效提高C9-g-MAH的接枝率,而采用CNSL比采用TAIC的效果更明显;C9-g-MAH的接枝率随着MAH和DCP用量的增加,C9-g-MAH的接枝率出现极大值;当DCP、MAH、CNSL的用量分别为0.2份(质量份,下同)、3.0份、4.0份(相对于C9石油树脂)时,C9-g-MAH的接枝率达到最大值4.37%;(2)通过研究不同接枝率的C9-g-MAH对WPC性能的影响发现,与未加入C9-g-MAH相比,加入适量的C9-g-MAH, WPC的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度和加工流变性能都有不同程度的提高,其中提高幅度与C9-g-MAH的接枝率有较好的对应关系。WPC拉伸断面的SEM分析表明,加入C9-g-MAH后,WPC的界面相容性得到了明显改善;(3)几种具有某些极性基团和有机长链的树脂,在WPC中具有增容、分散、提高流动性等作用,能够提高WPC的拉伸强度、冲击强度、弯曲强度和加工流动性。其中,添加3.0份二甲苯甲醛树脂酯化后的大分子酯类混合物(RX-80)时,WPC的拉伸强度与弯曲强度均达到最大值;添加3.0份的丙烯酸酯类共聚物(ACR)使WPC的冲击性能最好;分别添加3.0份CNSL与钙皂和饱和脂肪酸酰胺混合物(WB-16)使WPC熔体的加工流动性明显改善;(4)木粉经适量的硅烷偶联剂KH-550与KH-560改性后,WPC的物理机械性能和加工性能均得到一定改善,但改善效果不如直接添加上述加工助剂的改性效果明显。
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