竹粉/云母/聚丙烯复合材料的制备及其性能研究
发布时间：2021-09-09 11:56
聚丙烯（PP）具有密度小、价格低、易加工等优点,应用领域广泛,但其低温脆性大、耐候性不佳和难降解等缺点限制了它的使用范围。因此,为改善PP的综合性能,对PP进行填充改性成为PP复合材料的研究热点。与无机填料相比,天然植物纤维因具有质量轻、价格低、可降解再生等优点,受到新型复合材料研究领域的高度重视。其中,竹粉（BF）作为一种生长周期较短、可塑性较好的天然植物纤维,有望成为替代木材的有机填料。同时,云母（Mica）作为一种常见的硅氧四面体片层结构的无机填料,具有化学稳定性较高和耐候性较强等优点。故向竹粉/PP复合材料中添加少量云母,可有效改善竹粉/PP复合材料的韧性。本文研究了改性竹粉和改性云母的制备及性能,主要目的是将两者共同填充PP基体,通过熔融挤出制备性能优异的竹粉/云母/聚丙烯复合材料,并系统地研究了材料性能与结构的关系。具体内容如下:采用2 wt%NaOH对竹粉进行表面处理,其表面由光滑变粗糙,骨架结构完整,热稳定性升高。再采用硅烷偶联剂对碱处理竹粉进行二次改性,当硅烷偶联剂KH550、KH560和KH570的用量分别为3%、6%和7%时,改性竹粉的活化指数最大,极性最低。当改...
【文章来源】：东北石油大学黑龙江省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
植物纤维纤维结构示意图
采用 Cu 靶 Kα辐射，管流 100 mA，管压 40 kV，扫描速度 2 °/min，步长 0.01 °，扫描范围 10~50 °。2.2 结果与讨论2.2.1 碱处理竹粉的形貌变化图 2-1 中（a）和（b）分别为碱处理前后 BF1和 BF2的扫描电子显微镜照片。由电镜照片（a）可看出，碱处理前的竹粉表面布满颗粒状物质且表面光滑，这主要是因为半纤维素、木质素及果胶等黏性颗粒分散在细胞壁之间起粘合作用；同时可以看到竹粉表面均匀分布着直径 0.6~0.8 μm 的孔穴，这是因为天然植物纤维的细胞壁是介孔结构的。从电镜照片（b）可以看出，碱处理后的竹粉，颗粒状物质消失，表面由光滑变粗糙且出现多条较深的沟槽，这是因为半纤维素、木质素及果胶等非晶态胶结物被成功去除，纤维素的相对含量提高，分子取向度变高，比表面积增大，可有效提高竹粉与聚丙烯之间的机械互锁，从而提升复合材料的力学性能。同时，纤维素的骨架结构十分明显，其直径在 6.8~9.2 μm。
东北石油大学硕士研究生学位论文2.2.2 活化指数测试本文首先对竹粉进行碱处理，以去除竹粉中半纤维素、木质素、果胶等易被腐蚀的成分，以提高填充材料在基体材料中的抗氧化性。然后再采用硅烷偶联剂对碱处理竹粉进行二次处理，从而改善竹粉的疏水性能。图 2-2 中 a、b 和 c 分别为硅烷偶联剂 KH550KH560 和 KH570 的不同用量对 BF2活化指数的影响。活化指数是材料亲油性能的间接体现，活化指数越高，材料的极性越低，与基体材料 PP 的相容性越好。
【参考文献】：
期刊论文
[1]机械力化学改性白云母增强聚丙烯复合材料[J]. 冯刚,赵静,李艳,赵岩岩,徐建中,谢吉星. 硅酸盐学报. 2017(05)
[2]PVC木塑复合材料的耐热增强改性[J]. 史振苇,丁筠,薛平,胡蝶,乔辉. 工程塑料应用. 2017(04)
[3]聚丙烯/纳米二氧化硅复合材料的制备与性能研究[J]. 刘立华,邢丹,刘冬莲,沈玉龙. 南开大学学报(自然科学版). 2016(06)
[4]竹粉/有机蒙脱土/聚丙烯复合材料的制备及性能研究[J]. 董雁,苏团,谢桂香,温德才. 三明学院学报. 2016(02)
[5]茶粉/聚丙烯复合材料自然老化性能[J]. 龚新怀,陈良壁. 复合材料学报. 2016(07)
[6]高组分纳米碳酸钙填充聚丙烯及增韧机理[J]. 石璞,陈浪,钟苗苗,刘跃军. 高分子材料科学与工程. 2015(10)
[7]硼酸锌含量对麦秸秆/PP复合材料耐霉菌腐蚀性能的影响[J]. 何春霞,付菁菁,薛娇,熊静,常萧楠,刘丁宁. 复合材料学报. 2015(04)
[8]PP-g-（MAH/St）和PP-g-MAH对聚丙烯/木粉复合材料性能的影响[J]. 朱德钦,生瑜,童庆松,王真. 应用化学. 2014(08)
[9]纳米级蒙脱土对竹/塑复合材料性能的影响[J]. 何文,张齐生,蒋身学,蔡余威. 木材工业. 2014(01)
[10]苯乙烯接枝改性聚丙烯制备及其性能[J]. 王卫霞,周帅,石尧麒,辛忠. 化工学报. 2013(S1)
硕士论文
[1]聚丙烯固相接枝异氰酸酯及其应用研究[D]. 孙梦寒.浙江理工大学 2016
[2]热处理竹/HDPE复合材料力学及热学性能的研究[D]. 杜兰星.浙江农林大学 2013
[3]苘麻纤维/PE复合材料热压成型及性能研究[D]. 张晨夕.东北林业大学 2012
本文编号：3392050
【文章来源】：东北石油大学黑龙江省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
植物纤维纤维结构示意图
采用 Cu 靶 Kα辐射，管流 100 mA，管压 40 kV，扫描速度 2 °/min，步长 0.01 °，扫描范围 10~50 °。2.2 结果与讨论2.2.1 碱处理竹粉的形貌变化图 2-1 中（a）和（b）分别为碱处理前后 BF1和 BF2的扫描电子显微镜照片。由电镜照片（a）可看出，碱处理前的竹粉表面布满颗粒状物质且表面光滑，这主要是因为半纤维素、木质素及果胶等黏性颗粒分散在细胞壁之间起粘合作用；同时可以看到竹粉表面均匀分布着直径 0.6~0.8 μm 的孔穴，这是因为天然植物纤维的细胞壁是介孔结构的。从电镜照片（b）可以看出，碱处理后的竹粉，颗粒状物质消失，表面由光滑变粗糙且出现多条较深的沟槽，这是因为半纤维素、木质素及果胶等非晶态胶结物被成功去除，纤维素的相对含量提高，分子取向度变高，比表面积增大，可有效提高竹粉与聚丙烯之间的机械互锁，从而提升复合材料的力学性能。同时，纤维素的骨架结构十分明显，其直径在 6.8~9.2 μm。
东北石油大学硕士研究生学位论文2.2.2 活化指数测试本文首先对竹粉进行碱处理，以去除竹粉中半纤维素、木质素、果胶等易被腐蚀的成分，以提高填充材料在基体材料中的抗氧化性。然后再采用硅烷偶联剂对碱处理竹粉进行二次处理，从而改善竹粉的疏水性能。图 2-2 中 a、b 和 c 分别为硅烷偶联剂 KH550KH560 和 KH570 的不同用量对 BF2活化指数的影响。活化指数是材料亲油性能的间接体现，活化指数越高，材料的极性越低，与基体材料 PP 的相容性越好。
【参考文献】：
期刊论文
[1]机械力化学改性白云母增强聚丙烯复合材料[J]. 冯刚,赵静,李艳,赵岩岩,徐建中,谢吉星. 硅酸盐学报. 2017(05)
[2]PVC木塑复合材料的耐热增强改性[J]. 史振苇,丁筠,薛平,胡蝶,乔辉. 工程塑料应用. 2017(04)
[3]聚丙烯/纳米二氧化硅复合材料的制备与性能研究[J]. 刘立华,邢丹,刘冬莲,沈玉龙. 南开大学学报(自然科学版). 2016(06)
[4]竹粉/有机蒙脱土/聚丙烯复合材料的制备及性能研究[J]. 董雁,苏团,谢桂香,温德才. 三明学院学报. 2016(02)
[5]茶粉/聚丙烯复合材料自然老化性能[J]. 龚新怀,陈良壁. 复合材料学报. 2016(07)
[6]高组分纳米碳酸钙填充聚丙烯及增韧机理[J]. 石璞,陈浪,钟苗苗,刘跃军. 高分子材料科学与工程. 2015(10)
[7]硼酸锌含量对麦秸秆/PP复合材料耐霉菌腐蚀性能的影响[J]. 何春霞,付菁菁,薛娇,熊静,常萧楠,刘丁宁. 复合材料学报. 2015(04)
[8]PP-g-（MAH/St）和PP-g-MAH对聚丙烯/木粉复合材料性能的影响[J]. 朱德钦,生瑜,童庆松,王真. 应用化学. 2014(08)
[9]纳米级蒙脱土对竹/塑复合材料性能的影响[J]. 何文,张齐生,蒋身学,蔡余威. 木材工业. 2014(01)
[10]苯乙烯接枝改性聚丙烯制备及其性能[J]. 王卫霞,周帅,石尧麒,辛忠. 化工学报. 2013(S1)
硕士论文
[1]聚丙烯固相接枝异氰酸酯及其应用研究[D]. 孙梦寒.浙江理工大学 2016
[2]热处理竹/HDPE复合材料力学及热学性能的研究[D]. 杜兰星.浙江农林大学 2013
[3]苘麻纤维/PE复合材料热压成型及性能研究[D]. 张晨夕.东北林业大学 2012
本文编号：3392050
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