功能化聚乙烯基木塑复合材料结构与性能的研究

发布时间：2016-08-13 09:15

  本文关键词：功能化聚乙烯基木塑复合材料结构与性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

《华南理工大学》 2012年

功能化聚乙烯基木塑复合材料结构与性能的研究

张会平  

【摘要】：木塑复合材料(Wood-Plastic Composites, WPC)是近年来兴起的一种绿色环保复合材料，它是用各种热塑性塑料和木纤维(或稻壳、麦秸、玉米杆、花生壳等植物纤维)加入一定量的添加剂和填料，，通过不同的复合途径生成的高性能、高附加值的复合材料。木塑复合材料具有塑料和木材的主要特点，可以在众多场合代替塑料和木材，目前已有较广泛地应用，它的出现有利于缓解目前木材资源紧缺和植物纤维及塑料废弃物回收利用困难的问题，具有重要的开发价值和社会效益。 由于木塑复合材料是易燃材料，而其应用领域大多有阻燃要求，因此对其进行阻燃性研究很有必要；另一方面，由于木塑复合材料中含有的植物纤维可能会受到真菌的侵蚀，从而影响其使用寿命，因而，对WPC进行防霉抗菌处理是十分必要的。本论文主要从以上两方面出发，对聚乙烯基木塑复合材料进行功能化处理和研究。 论文首先研究了植物纤维的种类和含量对木塑复合材料性能的影响。研究发现：随着植物纤维含量的增加，木塑复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和维卡软化点温度有较大幅度的提高，但冲击强度和熔体流动速率随纤维含量的增加而下降。同时，通过对复合材料的吸水性和燃烧性能的研究发现，随着植物纤维含量的增加，木塑复合材料的吸水率随之提高，在添加量相同的情况下，HDPE（高密度聚乙烯）/松木复合材料的吸水率高于HDPE/竹粉复合材料。在植物纤维含量较少时，复合材料的吸水率较低，植物纤维的含量超过40phr后，复合材料的吸水率大幅度提升。 植物纤维的加入可以在一定程度上降低火焰的水平传播速率，有效地改善材料燃烧时的熔融下滴情况，增加其成炭性；随着植物纤维含量的增加，复合材料的LOI值逐渐增大。纯HDPE的LOI为18.7，当木纤维含量为60%时，HDPE/松木、HDPE/竹粉复合材料的LOI分别为25.3、25.0，分别提高了35.3%、33.7%。 采用膨胀型阻燃剂聚磷酸铵（APP）、APP/PER（季戊四醇）复配对木塑复合材料的进行阻燃处理，研究结果表明，APP可显著提高木塑复合材料的阻燃性能，随着APP含量的增加，材料的LOI逐渐增大；当APP用量为20份时，垂直燃烧达到V-0级，此时，阻燃复合材料的LOI为29.4。同时，APP可提高复合材料的热稳定性。经APP处理的阻燃材料体系，炭层表面比较疏松，且存在一些孔洞。单独添加APP时阻燃效果优于APP/PER复配体系，木塑复合材料体系中，PER的加入并没有起到明显的协效作用，木粉可作为成炭剂代替季戊四醇；协效剂Kie、La2O3的加入有利于阻燃体系燃烧时形成强度更高、结构更致密的炭层，可以更好地隔热隔氧。 采用不同种类防霉剂对木塑复合材料进行防霉处理，结果表明，适量的防霉剂可有效改善木塑复合材料的抗霉菌能力，其中HDPE/松木复合材料体系的抗霉菌能力优于HDPE/竹粉复合材料体系：添加少量防霉剂即可使HDPE/松木复合材料免受霉菌感染；对于HDPE/竹粉复合材料，1#防霉剂的防霉效果最好。少量防霉剂的加入可以在一定程度上改善HDPE/竹粉复合材料的力学性能，对HDPE/松木复合材料的力学性能的影响则不大。防霉剂的加入对复合材料的热稳定性影响不大。

【关键词】：
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TQ320.7
【目录】：

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