硅烷偶聯(lián)劑改性木粉-HDPE復(fù)合材料的研究.pdf

1、木塑復(fù)合材料(WPC)是以生物質(zhì)纖維材料作為增強(qiáng)材料,與塑料復(fù)合而成的一類新型高性能、高附加值的綠色環(huán)保材料。然而,由于極性的生物質(zhì)纖維與非極性的塑料基體之間缺乏良好的相容性,導(dǎo)致二者的界面不能有效結(jié)合,從而不能充分利用纖維的強(qiáng)度,致使所得的復(fù)合材料性能受到影響。因此,改善二者的相容性,增強(qiáng)其界面結(jié)合強(qiáng)度,是提高木塑復(fù)合材料性能的關(guān)鍵點(diǎn)之一。本文選用六種分子結(jié)構(gòu)具有遞變規(guī)律、代表性的硅烷偶聯(lián)劑(分別為A-151、A-171、DB-550

2、、DB-560、DB-570及DB-580)對(duì)楊木木粉進(jìn)行改性處理,然后與高密度聚乙烯(HDPE)混合擠出制備木粉/HDPE復(fù)合材料,通過對(duì)比復(fù)合材料的力學(xué)及耐水性能,分析斷面微觀形態(tài)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)及流變性能等,優(yōu)選出改性效果最佳的硅烷偶聯(lián)劑。最后針對(duì)最佳硅烷偶聯(lián)劑的改性工藝進(jìn)行優(yōu)化,具體包括偶聯(lián)劑的添加量、偶聯(lián)劑的溶液濃度及自由基引發(fā)劑過氧化二異丙苯(DCP)的添加量等參數(shù)。
　　 與未處理的木粉/HDPE復(fù)

3、合材料相比,采用硅烷偶聯(lián)劑處理木粉制備的復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度和耐水性能得到不同程度的提高,其中A-171的處理效果最好。掃描電子顯微鏡(SEM)觀察表明,經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理后,復(fù)合材料的斷面微觀形態(tài)發(fā)生變化,木粉與基體之間的結(jié)合增強(qiáng),兩相的界面相容性得到了有效改善。對(duì)比經(jīng)A-171處理前后木粉的FTIR譜圖可知,用A-171處理后的木粉的紅外譜圖在770cm-1處出現(xiàn)硅烷醇自聚產(chǎn)生的Si-O-Si鍵的特征吸收峰;另外1108cm-1處吸收峰

4、加強(qiáng),歸因于Si-O-C吸收峰的出現(xiàn),說明A-171和木粉之間可能發(fā)生了縮聚接枝反應(yīng)。
　　 隨著DCP含量和A-171含量的增加,復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度逐漸增大,耐水性逐漸提高;當(dāng)DCP的含量為0.13％、A-171含量為4％時(shí),彎曲、拉伸強(qiáng)度及耐水性達(dá)到最大值;再繼續(xù)增加DCP含量,復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度和耐水性開始下降,這可能與DCP用量較高時(shí)引發(fā)HDPE降解有關(guān);當(dāng)A-171含量超過4％時(shí),隨著A-171含量的增加,復(fù)合材料的力

5、學(xué)強(qiáng)度和耐水性增加不明顯;沖擊強(qiáng)度增加的程度卻仍然很大,添加量超過6％后沖擊強(qiáng)度增長緩慢;A-171的溶液濃度對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度的影響不大,但隨著A-171溶液濃度的增加,耐水性降低。
　　 流變學(xué)研究表明,不同種類硅烷偶聯(lián)劑及不同用量的A-171對(duì)復(fù)合材料的線性粘彈性范圍基本沒有影響,但隨著應(yīng)變幅度的繼續(xù)增大,存儲(chǔ)模量G'開始下降,表現(xiàn)出非線性粘彈性行為;與未處理的木粉/HDPE復(fù)合材料相比,經(jīng)過不同種類硅烷偶聯(lián)劑及不同用量