茶塑复合材料的性能表征及应用研究

发布时间：2019-10-11 19:33

【摘要】：近年来,科技的进步与人们环保理念的加强,促进了木塑复合材料产业又好又快地发展。该产业的快速发展在一定程度上缓解了过度砍伐、生态破坏,白色污染等诸多现实而严重的问题。茶梗等茶叶剩余物中含有丰富的天然植物纤维,是很好的木塑复合材料填充料。用茶梗等剩余物制备茶塑复合材料不仅是木塑复合材料研究上的创新,同时也是对茶梗等剩余物资源利用途径的积极探索,对木塑复合材料产业以及茶产业都具有非常重要的意义。本论文以茶梗等剩余物和高密度聚乙烯树脂为主要原料,运用物理、化学等方法,研究明确了茶梗纤维的形貌与化学组份等基本性质。通过力学性能检测,吸水率测定,以及热重分析仪与电子扫描显微镜等仪器对茶塑复合材料的力学性能、耐水性能、流变性能、热稳定性以及微观结构进行了表征与分析,从而得出了复合材料各组份的较佳配比,较适工艺流程与技术参数。并在此基础上进行了茶塑复合材料的产品应用研究。本论文的主要研究结论如下：(1)茶梗中的纤维素、半纤维素与木质素的含量分别为9.4%、31%与9.7%,其中,纤维素与木质素和木材类原料中的含量相比明显较低,而半纤维素含量和木材类中的几乎接近。茶梗纤维的开始热分解温度为205℃左右,339.2℃左右出现最大失重速率。茶梗粉中茶梗纤维有的成束存在,有的则分散开来,整体呈现出类长方形或圆棒形。(2)茶梗粉含量为30%、目数为100目、偶联剂MAPE含量为8%时复合材料的力学、耐水性能较佳,同时复合材料内部的分散性与界面相容性较好。(3)茶梗粉含量为30%时与未添加的相比,复合材料的热稳定性差异明显；100目复合材料的热稳定性比20目的高；8%MAPE与1.8%KH-550偶联剂的加入均可以提高复合材料的热稳定性,但加入8%MAPE的热稳定性提高更明显。(4)通过对茶塑复合材料的微观结构进行研究发现,茶梗粉含量为30%、目数为100目时茶梗粉与基体HDPE均结合较好；未加入偶联剂的复合材料中,茶梗粉与基体HDPE结合并不紧密,断层表面散布着茶梗粉颗粒,8%MAPE与1.8%KH-550加入后复合材料的界面相容性和分散性均得到了改善,但加入8%MAPE时改善效果更明显。(5)在茶塑复合材料的应用研究方面,得出了复合材料的较佳组份配方：茶梗粉30%、目数100目、偶联剂MAPE8%；确定了茶塑复合材料产品生产工艺流程；明确了本试验的技术参数：原材料混合温度90℃,转速为300 r·min-1混合15min；造粒辅机造粒时一、二、三段温度设置分别为175、170、165℃,转速为40 r·min-1,注塑机的射嘴、螺杆一段与螺杆二段温度设置分别175、170、165℃,保压时间30s。
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB332

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