典型生物质/塑料复合材料性能的研究
发布时间：2022-01-14 11:39
随着化石能源的日益紧缺和环境污染的日趋严重,生物质和再生塑料的资源化利用引起了全世界的关注。研究开发生物质和塑料洁净高值化利用技术,建立废弃资源综合利用系统,对促进发展社会经济、改善生态环境、保护森林资源具有重大意义。基于国内外在生物质/塑料复合材料关键制备技术的研究进展及不足,本文以中国四种典型的生物质稻壳、棉秆、麦秸和花生壳为研究对象,深入研究了生物质／塑料复合材料的关键制备技术,该技术以生物质和再生塑料为主要原料,制品广泛应用于建材、包装运输、装饰材料、市政园林等领域,可循环利用,无次生污染,避免了农林废弃物及废旧塑料所带来的环境问题,并能同时保护我国的森林资源,经济和社会效益显著。首先采用FTTR、DSC、SEM、元素分析等现代测试技术研究生物质的基本特性,获得了生物质的特征参数,定量描述了改性处理对生物质表面自由能的影响。结果表明,四种生物质热特性基本相似,在200℃以下热性能稳定,添加超细碳酸钙,能提高生物质粉稳定性；生物质的微观形貌比较复杂,有碎片状、束状和颗粒状结构；生物质中存在处于缔合状态的羟基、烷基、羰基、缩醛基等主要官能团,亲水性强；生物质改性引起生物质表面官能团...
【文章来源】：沈阳农业大学辽宁省
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题的背景及意义
1.2 生物质/塑料复合材料的主要成分及特点
1.2.1 生物质
1.2.2 塑料基体
1.2.3 主要助剂
1.3 界面改性的研究进展
1.3.1 生物质的改性
1.3.2 偶联剂或相容剂
1.3.3 塑料基体的改性
1.4 流变性能的研究进展
1.5 结晶性能的研究进展
1.6 课题的来源、研究内容及研究方案
1.6.1 课题的来源
1.6.2 课题的主要内容
1.6.3 课题的研究方案及技术路线
1.7 本章小结
第二章 生物质基本特性的分析
2.1 界面性质原理分析
2.1.1 界面能与表面能的测定
2.1.2 杨氏方程与接触角
2.2 实验部分
2.2.1 实验材料
2.2.2 实验设备
2.2.3 实验过程
2.3 测试与表征
2.3.1 生物质接触角的测定和表面自由能的计算
2.3.2 生物质和塑料界面粘附功的计算方法
2.3.3 傅里叶变换红外光谱分析
2.3.4 生物质元素及热值的测定
2.3.5 生物质扫描电镜分析
2.3.6 生物质热重分析
2.4 数据分析
2.4.1 偶联剂对生物质粉表面自由能的影响
2.4.2 生物质/聚乙烯界面张力和粘附功
2.4.3 生物质微观结构分析
2.4.4 生物质元素及热值分析
2.4.5 生物质微观形貌分析
2.4.6 生物质热稳定性分析
2.5 本章小结
第三章 生物质/塑料复合材料物理力学性能的研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验原料
3.2.2 实验设备
3.2.3 实验过程
3.3 测试与表征
3.3.1 复合材料拉伸性能的测试
3.3.2 复合材料冲击性能的测试
3.3.3 复合材料弯曲性能的测试
3.3.4 复合材料密度的测试
3.3.5 复合材料吸水性能的测试
3.3.6 复合材料的微观形态
3.4 数据分析
3.4.1 生物质粉用量对复合材料性能的影响
3.4.2 硅烷偶联剂用量对复合材料性能的影响
3.4.3 MAPE相容剂用量对复合材料性能的影响
3.5 本章小结
第四章 生物质/塑料复合材料结晶性能的研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验原料
4.2.2 主要设备及仪器
4.2.3 试样制备
4.3 性能测试
4.4 数据分析
4.4.1 非等温结晶性能的研究
4.4.2 等温结晶性能的研究
4.5 本章小结
第五章 生物质/塑料复合材料流变性能的研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验材料
5.2.2 主要设备及仪器
5.2.4 实验过程
5.3 数据分析
5.3.1 稻壳粉用量对复合材料流变性能的影响
5.3.2 润滑剂种类及用量对复合材料流变性能的影响
5.3.3 温度对生物质/塑料复合材料流变性能的影响
5.4 本章小结
第六章 生物质/塑料复合材料老化性能的研究
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 实验材料
6.2.2 主要设备及仪器
6.2.3 实验过程
6.3 测试与表征
6.3.1 紫外加速老化喷淋实验
6.3.2 弯曲性能测试
6.3.3 表面色差测试
6.3.4 表观形貌的测试
6.4 结果与讨论
6.4.1 老化时间对生物质/塑料复合材料褪色程度的影响
6.4.2 老化时间对生物质/塑料复合材料弯曲性能的影响
6.4.3 老化时间对生物质/塑料复合材料表观形貌的影响
6.4.4 紫外线吸收剂对生物质/塑料复合材料老化性能的影响
6.5 本章小结
第七章 生物质/塑料复合材料耐磨性能的研究
7.1 引言
7.2 实验部分
7.2.1 实验材料
7.2.2 主要设备及仪器
7.2.3 实验过程
7.3 测试与表征
7.3.1 耐磨性能的测定
7.3.2 邵氏硬度的测定
7.3.3 微观形貌的观察
7.4 数据分析
7.4.1 生物质粉用量对生物质/塑料复合材料硬度的影响
7.4.2 生物质粉用量对生物质/塑料复合材料磨损率的影响
7.4.3 滑行距离对生物质/塑料复合材料耐磨性能的影响
7.4.4 加载载荷对生物质/塑料复合材料耐磨性能的影响
7.4.5 不同填料对生物质/塑料复合材料耐磨性能的影响
7.4.6 生物质/塑料复合材料磨损表面的微观形态
7.5 本章小结
第八章 全文总结及建议
8.1 本文的研究成果
8.2 下一步工作建议
8.3 论文的创新点
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的学术论文
攻读博士学位期间主持或参与科研项目
攻读博士学位期间所获科技奖励及授权专利
【参考文献】：
期刊论文
[1]木塑复合材料耐磨性的研究[J]. 高巧春,蔡红珍. 塑料科技. 2013(09)
[2]双峰聚乙烯非等温结晶行为的研究[J]. 谢婧新,刘伟,孙春燕. 化工新型材料. 2013(06)
[3]基于杨氏方程的固体表面能计算研究进展[J]. 刘永明,施建宇,鹿芹芹,郭云珠,陈瑞卿,尹大川. 材料导报. 2013(11)
[4]填料和润滑剂对木塑复合材料力学性能的影响[J]. 李东方,李黎,李建章. 中国人造板. 2013(05)
[5]木塑复合材料流变行为研究进展[J]. 宋永明,王清文. 林业科学. 2012(08)
[6]花生壳粉表面性能及木塑复合材料界面性能的研究[J]. 高巧春,蔡红珍. 塑料科技. 2012(07)
[7]纳米SiO2颗粒和玻璃微珠共混改性超高分子量聚乙烯复合材料的摩擦磨损性能[J]. 何剑雄,郭源君,陈友明,张道. 机械工程材料. 2012(06)
[8]HDPE/GN非等温结晶动力学研究[J]. 谢普,于杰,秦军,吕晴,邓青,黄浩,许国杨. 炭素技术. 2010(05)
[9]木塑复合材料在园林景观中的应用[J]. 蔡红珍,杨广勇. 林业实用技术. 2010(08)
[10]La2O3/LDPE复合材料非等温结晶性能研究[J]. 李红山,丘山燕,何江. 塑料科技. 2010(07)
博士论文
[1]聚乙烯木塑复合材料性能影响因子与界面特性研究[D]. 李东方.北京林业大学 2013
[2]植物纤维/ABS木塑复合材料的制备、结构与性能研究[D]. 马丽.华南理工大学 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
[4]木粉/马来酸酐接枝聚烯烃共混物复合材料[D]. 高华.东北林业大学 2011
[5]木塑材料快速成形件性能及其关键技术的研究[D]. 辛宗生.东北林业大学 2011
[6]生物质热解气化气相产物释放特性和焦结构演化行为研究[D]. 付鹏.华中科技大学 2010
[7]填埋场生活垃圾降解与稳定化过程研究[D]. 杨玉江.同济大学 2007
[8]PVC/稻壳粉复合材料结构与性能研究[D]. 胡圣飞.武汉理工大学 2006
[9]木塑复合材料界面特性及其影响因子的研究[D]. 王正.中国林业科学研究院 2001
硕士论文
[1]沥青与集料界面粘附性研究[D]. 张越.长安大学 2014
[2]高密度聚乙烯基木塑复合材料的老化性能研究[D]. 潘惠.南京林业大学 2013
[3]纳米粒子增强PE木塑复合材料及其增容剂的合成[D]. 雷晶旭.杭州师范大学 2012
[4]PP/杨木粉复合材料的制备及其流变性能研究[D]. 靳洪胜.湖南工业大学 2012
[5]棉秆粉/PVC复合材料的制备及性能研究[D]. 蔡中华.华中农业大学 2011
[6]PE/木粉复合材料抗老化性能的研究[D]. 王林娜.北京化工大学 2010
[7]稻壳粉/废旧高密度聚乙烯复合材料的耐老化性能[D]. 卜凡华.东北林业大学 2010
[8]再生聚丙烯基木塑复合材料的老化性能研究[D]. 徐琪.南京航空航天大学 2010
[9]HDPE/木粉复合材料的制备及其紫外加速老化性能研究[D]. 付自政.华中农业大学 2009
[10]生物质快速热解实验研究与分析[D]. 范婷婷.天津大学 2009
本文编号：3588439
【文章来源】：沈阳农业大学辽宁省
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题的背景及意义
1.2 生物质/塑料复合材料的主要成分及特点
1.2.1 生物质
1.2.2 塑料基体
1.2.3 主要助剂
1.3 界面改性的研究进展
1.3.1 生物质的改性
1.3.2 偶联剂或相容剂
1.3.3 塑料基体的改性
1.4 流变性能的研究进展
1.5 结晶性能的研究进展
1.6 课题的来源、研究内容及研究方案
1.6.1 课题的来源
1.6.2 课题的主要内容
1.6.3 课题的研究方案及技术路线
1.7 本章小结
第二章 生物质基本特性的分析
2.1 界面性质原理分析
2.1.1 界面能与表面能的测定
2.1.2 杨氏方程与接触角
2.2 实验部分
2.2.1 实验材料
2.2.2 实验设备
2.2.3 实验过程
2.3 测试与表征
2.3.1 生物质接触角的测定和表面自由能的计算
2.3.2 生物质和塑料界面粘附功的计算方法
2.3.3 傅里叶变换红外光谱分析
2.3.4 生物质元素及热值的测定
2.3.5 生物质扫描电镜分析
2.3.6 生物质热重分析
2.4 数据分析
2.4.1 偶联剂对生物质粉表面自由能的影响
2.4.2 生物质/聚乙烯界面张力和粘附功
2.4.3 生物质微观结构分析
2.4.4 生物质元素及热值分析
2.4.5 生物质微观形貌分析
2.4.6 生物质热稳定性分析
2.5 本章小结
第三章 生物质/塑料复合材料物理力学性能的研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验原料
3.2.2 实验设备
3.2.3 实验过程
3.3 测试与表征
3.3.1 复合材料拉伸性能的测试
3.3.2 复合材料冲击性能的测试
3.3.3 复合材料弯曲性能的测试
3.3.4 复合材料密度的测试
3.3.5 复合材料吸水性能的测试
3.3.6 复合材料的微观形态
3.4 数据分析
3.4.1 生物质粉用量对复合材料性能的影响
3.4.2 硅烷偶联剂用量对复合材料性能的影响
3.4.3 MAPE相容剂用量对复合材料性能的影响
3.5 本章小结
第四章 生物质/塑料复合材料结晶性能的研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验原料
4.2.2 主要设备及仪器
4.2.3 试样制备
4.3 性能测试
4.4 数据分析
4.4.1 非等温结晶性能的研究
4.4.2 等温结晶性能的研究
4.5 本章小结
第五章 生物质/塑料复合材料流变性能的研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验材料
5.2.2 主要设备及仪器
5.2.4 实验过程
5.3 数据分析
5.3.1 稻壳粉用量对复合材料流变性能的影响
5.3.2 润滑剂种类及用量对复合材料流变性能的影响
5.3.3 温度对生物质/塑料复合材料流变性能的影响
5.4 本章小结
第六章 生物质/塑料复合材料老化性能的研究
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 实验材料
6.2.2 主要设备及仪器
6.2.3 实验过程
6.3 测试与表征
6.3.1 紫外加速老化喷淋实验
6.3.2 弯曲性能测试
6.3.3 表面色差测试
6.3.4 表观形貌的测试
6.4 结果与讨论
6.4.1 老化时间对生物质/塑料复合材料褪色程度的影响
6.4.2 老化时间对生物质/塑料复合材料弯曲性能的影响
6.4.3 老化时间对生物质/塑料复合材料表观形貌的影响
6.4.4 紫外线吸收剂对生物质/塑料复合材料老化性能的影响
6.5 本章小结
第七章 生物质/塑料复合材料耐磨性能的研究
7.1 引言
7.2 实验部分
7.2.1 实验材料
7.2.2 主要设备及仪器
7.2.3 实验过程
7.3 测试与表征
7.3.1 耐磨性能的测定
7.3.2 邵氏硬度的测定
7.3.3 微观形貌的观察
7.4 数据分析
7.4.1 生物质粉用量对生物质/塑料复合材料硬度的影响
7.4.2 生物质粉用量对生物质/塑料复合材料磨损率的影响
7.4.3 滑行距离对生物质/塑料复合材料耐磨性能的影响
7.4.4 加载载荷对生物质/塑料复合材料耐磨性能的影响
7.4.5 不同填料对生物质/塑料复合材料耐磨性能的影响
7.4.6 生物质/塑料复合材料磨损表面的微观形态
7.5 本章小结
第八章 全文总结及建议
8.1 本文的研究成果
8.2 下一步工作建议
8.3 论文的创新点
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的学术论文
攻读博士学位期间主持或参与科研项目
攻读博士学位期间所获科技奖励及授权专利
【参考文献】：
期刊论文
[1]木塑复合材料耐磨性的研究[J]. 高巧春,蔡红珍. 塑料科技. 2013(09)
[2]双峰聚乙烯非等温结晶行为的研究[J]. 谢婧新,刘伟,孙春燕. 化工新型材料. 2013(06)
[3]基于杨氏方程的固体表面能计算研究进展[J]. 刘永明,施建宇,鹿芹芹,郭云珠,陈瑞卿,尹大川. 材料导报. 2013(11)
[4]填料和润滑剂对木塑复合材料力学性能的影响[J]. 李东方,李黎,李建章. 中国人造板. 2013(05)
[5]木塑复合材料流变行为研究进展[J]. 宋永明,王清文. 林业科学. 2012(08)
[6]花生壳粉表面性能及木塑复合材料界面性能的研究[J]. 高巧春,蔡红珍. 塑料科技. 2012(07)
[7]纳米SiO2颗粒和玻璃微珠共混改性超高分子量聚乙烯复合材料的摩擦磨损性能[J]. 何剑雄,郭源君,陈友明,张道. 机械工程材料. 2012(06)
[8]HDPE/GN非等温结晶动力学研究[J]. 谢普,于杰,秦军,吕晴,邓青,黄浩,许国杨. 炭素技术. 2010(05)
[9]木塑复合材料在园林景观中的应用[J]. 蔡红珍,杨广勇. 林业实用技术. 2010(08)
[10]La2O3/LDPE复合材料非等温结晶性能研究[J]. 李红山,丘山燕,何江. 塑料科技. 2010(07)
博士论文
[1]聚乙烯木塑复合材料性能影响因子与界面特性研究[D]. 李东方.北京林业大学 2013
[2]植物纤维/ABS木塑复合材料的制备、结构与性能研究[D]. 马丽.华南理工大学 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
[4]木粉/马来酸酐接枝聚烯烃共混物复合材料[D]. 高华.东北林业大学 2011
[5]木塑材料快速成形件性能及其关键技术的研究[D]. 辛宗生.东北林业大学 2011
[6]生物质热解气化气相产物释放特性和焦结构演化行为研究[D]. 付鹏.华中科技大学 2010
[7]填埋场生活垃圾降解与稳定化过程研究[D]. 杨玉江.同济大学 2007
[8]PVC/稻壳粉复合材料结构与性能研究[D]. 胡圣飞.武汉理工大学 2006
[9]木塑复合材料界面特性及其影响因子的研究[D]. 王正.中国林业科学研究院 2001
硕士论文
[1]沥青与集料界面粘附性研究[D]. 张越.长安大学 2014
[2]高密度聚乙烯基木塑复合材料的老化性能研究[D]. 潘惠.南京林业大学 2013
[3]纳米粒子增强PE木塑复合材料及其增容剂的合成[D]. 雷晶旭.杭州师范大学 2012
[4]PP/杨木粉复合材料的制备及其流变性能研究[D]. 靳洪胜.湖南工业大学 2012
[5]棉秆粉/PVC复合材料的制备及性能研究[D]. 蔡中华.华中农业大学 2011
[6]PE/木粉复合材料抗老化性能的研究[D]. 王林娜.北京化工大学 2010
[7]稻壳粉/废旧高密度聚乙烯复合材料的耐老化性能[D]. 卜凡华.东北林业大学 2010
[8]再生聚丙烯基木塑复合材料的老化性能研究[D]. 徐琪.南京航空航天大学 2010
[9]HDPE/木粉复合材料的制备及其紫外加速老化性能研究[D]. 付自政.华中农业大学 2009
[10]生物质快速热解实验研究与分析[D]. 范婷婷.天津大学 2009
本文编号：3588439
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