HDPE/竹粉复合材料界面相容性及挤出流变性能研究
发布时间：2020-12-30 09:03
竹塑复合材料作为一种新型的环保代木材料,具有良好的耐腐蚀性能、成本低、使用寿命长,在建筑、家具、运输等领域应用广泛。然而木质填料与基体树脂间界面相容性较差,且填料在基体中不易分散,导致其在生产中成型困难、挤出速度缓慢、易熔体破裂,限制了其应用与发展。本文在制得综合性能优良的样品的基础上,结合旋转流变仪、扫描电镜-能谱仪（SEM-EDS）及转矩流变仪对体系的流变性能、微观结构及加工特性进行研究,为实际的加工生产提供理论依据,主要研究内容及结果如下:采用硅烷偶联剂、乙烯丙烯酸酯共聚物（EMA）、端基含羟基的两亲性树状聚合物（PAMAM）来改善复合材料的界面相容性。结果表明,硅烷偶联剂含量为2wt%,EMA、PAMAM含量为5 wt%时力学性能最佳。PAMAM的改性效果最佳,可使材料的拉伸强度和抗冲击强度分别提高33.63%、38.9%。流变测试结果表明,复合体系在低频区的粘弹行为显著不同于HDPE基体,表现出“类固体”特性。随着竹粉含量的增加,体系中竹粉网络结构及界面的贡献增多,模量、粘度增加。施加预剪切后,体系的应力值、应力过冲程度增大。PAMAM的加入减少了竹粉间的相互作用,相同剪切速...
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纤维素分子结构式Fig.1.1Thestructureoffiber
纤维素和α-纤维素的含量相对于未处理的显著降低，其中半大，且复合材料的尺寸稳定性得到改善。蒸汽爆破处理：高温高压下，用水或水蒸气处理木质填料，并迅同时向装有木质填料的反应器中通入高压蒸汽，并使反应器内左右，并在短时间内将物料喷出爆碎。经汽爆处理后，木质填料分离及其结构的改变。爆破过程中，高压蒸汽渗入纤维孔隙内放出来，从而使纤维发生断裂，高温高压也使得纤维原料内部并改变了其内部的有序结构[25,26]，从而使其表面积增大。化学方法碱处理：一般用低浓度的碱溶液（NaOH 溶液）将植物纤维中的部、木质素等小分子物质除去。处理后纤维比表面积增大，表面得粗糙，纤维束原纤化程度增加（如图 1.2 所示），使得纤维与机械互锁结构，从而增强了木质填料与基体树脂间的界面粘结与纤维中的部分羟基作用在一定程度上降低了纤维的表面极性
用将其结合起来，以达到改善材料的界面相容性的目的[36]，其机理如图1.3所示。目前使用较多的相容剂或偶联剂主要有铝酸酯、钛酸酯、异氰酸酯、硅烷偶联剂、马来酸酐接枝聚烯烃、乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA）、乙烯丙烯酸酯共聚物（EAA）等[37-40]。图1.3 偶联剂的作用机理[36]Fig. 1.3 The action mechanism of the coupling agent许家友[41]用异氰酸酯偶联剂处理木粉，制备了木粉/PVC复合材料。采用FTIR、SEM等表征方法，结果表明异氰酸酯可有效的改善木粉与PVC 之间的界面相容性，提高材料的力学性能。李凯夫等[42]分别选用钛酸酯和铝酸酯偶联剂对PVC基木塑复合材料进行改性，探讨了这两种偶联剂对材料性能的影响。发现钛酸酯和铝酸酯偶联剂对材料的力学性能均有所改善，但钛酸酯偶联剂的改性效果较好；这两种偶联剂的用量为树脂的1.5 wt%时，材料的综合力学性能达到最佳。Bouza等[43]探讨了MAH-g-PP和乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂分别对聚丙烯基木塑复合材料动态机械性能、热性能的影响，发现乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂比MAH-g-PP 更能提高复合材料结晶速度。Gwon[44]等用碱溶液处理木粉后
【参考文献】：
期刊论文
[1]木质纤维素材料预处理研究进展[J]. 岳军,胡世洋,恵继星,徐友海,王继艳,肖乃仲,马中义. 现代化工. 2014(10)
[2]竹粉含量及粒径对竹塑复合材料性能的影响[J]. 何文,陈雯丽,陈佳,孙丰文,蒋身学. 林业科技开发. 2014(03)
[3]竹纤维塑料复合材料的研究现状及进展[J]. 叶晓丹,于辉,杨慧敏,邵琼. 竹子研究汇刊. 2014(01)
[4]Cox-Merz规则和时温叠加原理在聚合物剪切黏度测量中的应用与研究[J]. 孙磊,佟丽莉. 纤维复合材料. 2013(04)
[5]PP/PVC基竹塑复合材料的阻燃改性研究[J]. 龚新怀,谢旭,赵瑨云,陈良壁. 塑料科技. 2013(12)
[6]黏弹性对聚丙烯/碳纳米管复合材料熔体挤出特性影响研究[J]. 阳京京,方华高,章亚琼,施文涛,陈鹏,王志刚. 高分子学报. 2013(10)
[7]熔体流变曲线特征与挤出畸变的关系[J]. 吴其晔,李鹏,王宁,刘祥贵. 现代塑料加工应用. 2013(04)
[8]竹塑复合材料研究现状及展望[J]. 汤颖,沈钰程,吴亚刚,李君彪,李延军,庞小仁. 林业机械与木工设备. 2013(08)
[9]热处理对竹基纤维复合材料性能的影响[J]. 张亚梅,于文吉. 林业科学. 2013(05)
[10]废旧塑料回收利用现状及问题[J]. 汤桂兰,胡彪,康在龙,孟辰晨,张晓雨,张丽琴,冯慧英,孙文鹏. 再生资源与循环经济. 2013(01)
博士论文
[1]聚乙烯及其共混物熔体在挤出和拉伸过程中流变行为和机理的研究[D]. 杨佳.华南理工大学 2012
[2]四氟乙烯基热塑性含氟高分子流变行为与加工性能研究[D]. 陈晓勇.上海交通大学 2012
[3]高填充木塑复合材料流变行为与结晶性质研究[D]. 王鹏.上海交通大学 2011
本文编号：2947381
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纤维素分子结构式Fig.1.1Thestructureoffiber
纤维素和α-纤维素的含量相对于未处理的显著降低，其中半大，且复合材料的尺寸稳定性得到改善。蒸汽爆破处理：高温高压下，用水或水蒸气处理木质填料，并迅同时向装有木质填料的反应器中通入高压蒸汽，并使反应器内左右，并在短时间内将物料喷出爆碎。经汽爆处理后，木质填料分离及其结构的改变。爆破过程中，高压蒸汽渗入纤维孔隙内放出来，从而使纤维发生断裂，高温高压也使得纤维原料内部并改变了其内部的有序结构[25,26]，从而使其表面积增大。化学方法碱处理：一般用低浓度的碱溶液（NaOH 溶液）将植物纤维中的部、木质素等小分子物质除去。处理后纤维比表面积增大，表面得粗糙，纤维束原纤化程度增加（如图 1.2 所示），使得纤维与机械互锁结构，从而增强了木质填料与基体树脂间的界面粘结与纤维中的部分羟基作用在一定程度上降低了纤维的表面极性
用将其结合起来，以达到改善材料的界面相容性的目的[36]，其机理如图1.3所示。目前使用较多的相容剂或偶联剂主要有铝酸酯、钛酸酯、异氰酸酯、硅烷偶联剂、马来酸酐接枝聚烯烃、乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA）、乙烯丙烯酸酯共聚物（EAA）等[37-40]。图1.3 偶联剂的作用机理[36]Fig. 1.3 The action mechanism of the coupling agent许家友[41]用异氰酸酯偶联剂处理木粉，制备了木粉/PVC复合材料。采用FTIR、SEM等表征方法，结果表明异氰酸酯可有效的改善木粉与PVC 之间的界面相容性，提高材料的力学性能。李凯夫等[42]分别选用钛酸酯和铝酸酯偶联剂对PVC基木塑复合材料进行改性，探讨了这两种偶联剂对材料性能的影响。发现钛酸酯和铝酸酯偶联剂对材料的力学性能均有所改善，但钛酸酯偶联剂的改性效果较好；这两种偶联剂的用量为树脂的1.5 wt%时，材料的综合力学性能达到最佳。Bouza等[43]探讨了MAH-g-PP和乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂分别对聚丙烯基木塑复合材料动态机械性能、热性能的影响，发现乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂比MAH-g-PP 更能提高复合材料结晶速度。Gwon[44]等用碱溶液处理木粉后
【参考文献】：
期刊论文
[1]木质纤维素材料预处理研究进展[J]. 岳军,胡世洋,恵继星,徐友海,王继艳,肖乃仲,马中义. 现代化工. 2014(10)
[2]竹粉含量及粒径对竹塑复合材料性能的影响[J]. 何文,陈雯丽,陈佳,孙丰文,蒋身学. 林业科技开发. 2014(03)
[3]竹纤维塑料复合材料的研究现状及进展[J]. 叶晓丹,于辉,杨慧敏,邵琼. 竹子研究汇刊. 2014(01)
[4]Cox-Merz规则和时温叠加原理在聚合物剪切黏度测量中的应用与研究[J]. 孙磊,佟丽莉. 纤维复合材料. 2013(04)
[5]PP/PVC基竹塑复合材料的阻燃改性研究[J]. 龚新怀,谢旭,赵瑨云,陈良壁. 塑料科技. 2013(12)
[6]黏弹性对聚丙烯/碳纳米管复合材料熔体挤出特性影响研究[J]. 阳京京,方华高,章亚琼,施文涛,陈鹏,王志刚. 高分子学报. 2013(10)
[7]熔体流变曲线特征与挤出畸变的关系[J]. 吴其晔,李鹏,王宁,刘祥贵. 现代塑料加工应用. 2013(04)
[8]竹塑复合材料研究现状及展望[J]. 汤颖,沈钰程,吴亚刚,李君彪,李延军,庞小仁. 林业机械与木工设备. 2013(08)
[9]热处理对竹基纤维复合材料性能的影响[J]. 张亚梅,于文吉. 林业科学. 2013(05)
[10]废旧塑料回收利用现状及问题[J]. 汤桂兰,胡彪,康在龙,孟辰晨,张晓雨,张丽琴,冯慧英,孙文鹏. 再生资源与循环经济. 2013(01)
博士论文
[1]聚乙烯及其共混物熔体在挤出和拉伸过程中流变行为和机理的研究[D]. 杨佳.华南理工大学 2012
[2]四氟乙烯基热塑性含氟高分子流变行为与加工性能研究[D]. 陈晓勇.上海交通大学 2012
[3]高填充木塑复合材料流变行为与结晶性质研究[D]. 王鹏.上海交通大学 2011
本文编号：2947381
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