木粉-馬來(lái)酸酐接枝聚烯共混物復(fù)合材料.pdf

1、木塑復(fù)合材料是由木質(zhì)纖維材料與熱塑性塑料熔融復(fù)合形成的一類高性能、高附加值的新型環(huán)保材料,它的廣泛應(yīng)用為廢舊塑料和木質(zhì)纖維資源的高效利用提供了一條重要途徑。然而,廢舊塑料往往是由性質(zhì)各異的幾種非極性聚合物組成的混合物,塑料組分之間、塑料與木質(zhì)纖維材料之間的相容性差,導(dǎo)致木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能較低。
　　 本文以組成為80％PP-20％HDPE和80％HDPE-20％PP的聚烯烴混合物模擬聚烯烴類廢舊塑料,馬來(lái)酸酐(MAH)作為功

2、能性接枝單體,過(guò)氧化二異丙苯(DCP)為引發(fā)劑,在雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混的同時(shí)進(jìn)行接枝改性。考察了工藝參數(shù)及MAH用量對(duì)熔融指數(shù)和接枝率的影響,給出了每種接枝體系的最佳接枝條件。(1)聚烯烴共混物經(jīng)馬來(lái)酸酐接枝改性后,其拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度得到提高；對(duì)于不同的共混物體系,MAH用量存在著不同的最佳值。(2)利用FTIR和SEM對(duì)共混接枝物進(jìn)行表征,結(jié)果表明,通過(guò)接枝改性,在聚烯烴共混物中引入了極性酸酐基團(tuán),共混體系中PP和HDPE的相容性

3、得到改善。(3)利用旋轉(zhuǎn)流變儀對(duì)共混物流變性能的研究表明,80％PP-20％HDPE共混物接枝后更容易發(fā)生熔體結(jié)構(gòu)破壞；隨著MAH用量增加,共混物的分子量分布變寬；80％PP-20％HDPE共混物在低頻區(qū)域出現(xiàn)“肩狀傾向”、彈性增加和“拖尾”現(xiàn)象；80％HDPE-20％PP共混物隨著MAH用量增加彈性特征越來(lái)越顯著。(4)流變研究和擠出試驗(yàn)結(jié)果顯示,與單一聚烯烴接枝物相比,共混接枝物的加工性能獲得改善。
　　 以接枝改性的聚烯烴

4、共混物作為基體,采用兩步擠出法制備了木塑復(fù)合材料。研究了MAH用量、木粉填充量和木粉目數(shù)對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性的影響,結(jié)果表明,(1)聚烯烴共混物經(jīng)過(guò)接枝改性后,木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能得到顯著提高,80％PP-20％HDPE基和80％HDPE-20％PP基木塑復(fù)合材料分別在MAH用量為1.0％和0.1％時(shí)綜合力學(xué)性能最佳。(2)木粉填充量為70％時(shí),復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能最好；當(dāng)木粉目數(shù)為30-50時(shí),復(fù)合材料的拉伸和彎曲性能

5、最好,而沖擊強(qiáng)度在60-80目時(shí)最佳。(3)聚烯烴共混物經(jīng)過(guò)接枝改性后,木塑復(fù)合材料的吸水率和吸水厚度膨脹率顯著降低,吸水速率下降。80％PP-20％HDPE基和80％HDPE-20％PP基木塑復(fù)合材料的24小時(shí)吸水率和吸水厚度膨脹率分別在MAH用量為1.0％和0.1％時(shí)最低。木塑復(fù)合材料的吸水率和厚度膨脹率都隨著木粉含量增加而增加,隨著木粉目數(shù)的增大而降低。(4)通過(guò)SEM觀察斷面形態(tài),發(fā)現(xiàn)聚烯烴共混物經(jīng)過(guò)接枝改性后,木粉與基體之間的

6、界面結(jié)合得到改善。(5)利用共混與馬來(lái)酸酐接枝相結(jié)合的方法對(duì)混合廢舊塑料進(jìn)行改性,木粉/混合廢舊塑料復(fù)合材料的力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性都得到顯著改善。
　　 運(yùn)用旋轉(zhuǎn)流變儀對(duì)木塑復(fù)合材料的流變性能和蠕變行為進(jìn)行了研究,分析了MAH用量、木粉填充量和木粉目數(shù)對(duì)復(fù)合材料的性能的影響。結(jié)果表明,(1)聚烯烴共混物經(jīng)過(guò)接枝改性后,復(fù)合材料的“Payne”效應(yīng)不顯著,說(shuō)明界面結(jié)合增強(qiáng)；增加木粉含量和木粉目數(shù),都會(huì)使復(fù)合材料的“Payne”效應(yīng)

7、變顯著。(2)木塑復(fù)合材料的黏彈性行為偏離于聚烯烴共混物體系,表現(xiàn)出“似固體行為”；基體經(jīng)過(guò)接枝改性后,木塑復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量、損耗模量和復(fù)數(shù)黏度都降低,頻率對(duì)儲(chǔ)能模量和損耗模量的影響增加,體系表現(xiàn)出強(qiáng)烈的剪切變稀行為。(3)隨著木粉含量的增加,復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量和復(fù)數(shù)黏度都顯著升高,似固體行為越來(lái)越顯著；隨著木粉目數(shù)的增加,復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量和復(fù)數(shù)黏度略有下降。(4)木塑復(fù)合材料的蠕變變形隨著溫度的升高而增加；基體經(jīng)過(guò)接枝改性后,復(fù)合