玉米秸稈皮-高密度聚乙烯復(fù)合材料吸濕特性及抗微生物性能.pdf

1、農(nóng)作物秸稈/塑料復(fù)合材料主要應(yīng)用在甲板、欄桿、墻板、門窗和園林建筑等戶外場所，長時間暴露在高濕、高溫環(huán)境下，容易產(chǎn)生生物降解，從而影響產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)和使用價值。本研究以經(jīng)氨溶銅季銨鹽(ACQ)、硼酸鋅(ZB)處理的玉米秸稈韌皮纖維(CSF)為增強(qiáng)材料，以高密度聚乙烯(HDPE)為塑料基體，通過擠出、模壓制備CSF/HDPE復(fù)合材料。通過對其物理力學(xué)性能、吸水性能、吸濕特性、抗微生物降解等性能研究，探討利用經(jīng)防腐劑處理的農(nóng)作物秸稈制備復(fù)合材料

2、的可行性，并以期為農(nóng)作物秸稈及塑料的回收利用提供有效途徑。
　　研究考察防腐劑種類及濃度、CSF添加量對CSF/HDPE復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，并利用掃描電鏡(SEM)和紅外光譜(FTIR)對復(fù)合材料進(jìn)行表征。結(jié)果表明:經(jīng)ACQ處理后，隨ACQ濃度增加，力學(xué)性能逐漸降低;CSF添加量為50％、ACQ濃度為1％時，CSF/HDPE復(fù)合材料的力學(xué)性能最佳。經(jīng)ZB處理后，隨ZB濃度的增加，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度逐漸增強(qiáng);彎曲強(qiáng)度、彎曲模量、

3、沖擊強(qiáng)度均呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢;CSF添加量為50％、ZB濃度為2％時，CSF/HDPE復(fù)合材料的力學(xué)性能最佳。
　　防腐處理CSF/HDPE復(fù)合材料的吸水性能表明:經(jīng)ACQ處理后， CSF/HDPE比例一定時，隨ACQ濃度增加，復(fù)合材料的含水率逐漸增加，吸水厚度膨脹率呈現(xiàn)先減少后增大的趨勢;ACQ濃度一定時，復(fù)合材料的含水率和厚度膨脹率均隨CSF添加量的增加而增加。經(jīng)ZB處理后，在相同CSF添加量下，隨ZB濃度的增加，含水率和

4、吸水厚度膨脹率逐漸增加;當(dāng)CSF添加量為60％時，其含水率影響較明顯。經(jīng)兩種不同防腐劑處理，在相同的CSF添加量和相同防腐劑濃度下，ACQ處理的吸水性能均優(yōu)于ZB處理。
　　防腐劑處理對CSF/HDPE復(fù)合材料吸濕特性的影響，結(jié)果表明:經(jīng)ACQ、ZB處理復(fù)合材料隨著環(huán)境相對濕度的增加，吸濕、解吸平衡含水率(EMC)均呈現(xiàn)增加趨勢;當(dāng)CSF含量增加后，其EMC隨之增加，防腐處理CSF/HDPE復(fù)合材料的EMC均比未處理復(fù)合材料要大，

5、但增加值不超過2％，說明防腐處理對CSF/HDPE復(fù)合材料吸濕特性的影響不是很大。通過Nelson模型的引入，計算得出的EMC與實(shí)際測得的EMC擬合良好，說明Nelson模型可用于預(yù)測CSF/HDPE復(fù)合材料在某一相對濕度下達(dá)到的平衡含水率。
　　防腐劑處理對CSF/HDPE復(fù)合材料抗微生物降解性能的影響，結(jié)果表明:經(jīng)ACQ或ZB處理CSF/HDPE復(fù)合材料在防腐方面的質(zhì)量損失率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于未經(jīng)處理CSF/HDPE復(fù)合材料;隨著CSF

6、含量的增加，其所有試樣的質(zhì)量損失率均增長，說明CSF是影響耐腐性能的主要因素之一，也進(jìn)一步證明了腐朽菌主要攻擊CSF/HDPE復(fù)合材料的CSF部分;防腐處理CSF/HDPE復(fù)合材料具有較好的耐腐性能，且ACQ中有效成分氧化銅比ZB中有效成分硼化物的效果更優(yōu)。復(fù)合材料的防白蟻和耐霉性能方面，兩種防腐處理的CSF/HDPE復(fù)合材料的質(zhì)量損失和霉菌感染率均明顯降低，說明防腐劑對抗白蟻和耐霉性能方面效果顯著;與未經(jīng)處理CSF/HDPE復(fù)合材料相

7、比，ACQ濃度添加量為3％時，其抗白蟻性能明顯提高;經(jīng)ACQ處理CSF/HDPE復(fù)合材料試樣上均無霉菌生長，表明ACQ對增強(qiáng)復(fù)合材料的耐霉菌性能具有顯著作用;由于玉米秸稈化學(xué)組成和玉米秸稈未完全去瓤的原因，與木塑復(fù)合材料相比，CSF/HDPE復(fù)合材料的耐霉菌性能明顯要差。
　　上述結(jié)果表明以防腐處理CSF為增強(qiáng)材料，與HDPE制備的復(fù)合材料，具有良好的力學(xué)性能、吸水性能、吸濕特性，且其抗微生物降解性能得到了明顯改善，表明了利用防腐