化學(xué)發(fā)泡麥稈粉-HDPE復(fù)合材料注塑制品機(jī)械性能研究.pdf

1、作為近年來環(huán)保型復(fù)合材料的研究熱點(diǎn),木/塑微孔發(fā)泡復(fù)合材料既具有一般木/塑復(fù)合材料的所有優(yōu)點(diǎn),又具有密度低、韌性好、隔音、隔熱等優(yōu)點(diǎn),所以被廣泛應(yīng)用于建筑、汽車內(nèi)飾甚至軍事等領(lǐng)域。為了降低塑料原材料成本,保護(hù)我國森林資源,增加農(nóng)業(yè)廢棄物(麥秸稈)的利用率和附加值,提高木/塑復(fù)合材料制品的成型效率,結(jié)合區(qū)域經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn),本文研究了用高密度聚乙烯和經(jīng)過簡單電磨加工的麥稈粉共混制成的麥稈粉/HDPE復(fù)合材料用于常規(guī)注射成型的可能性。由于在常規(guī)注

2、射成型中HDPE的加工溫度多高于200℃,而麥稈粉分解的起始溫度在170℃左右,所以用化學(xué)發(fā)泡法以提高麥稈粉/HDPE復(fù)合材料的流動性、降低復(fù)合材料的成型加工溫度。
　　 本課題采用注塑成型的方法制備了發(fā)泡聚烯烴試樣和麥稈粉/HDPE發(fā)泡復(fù)合材料試樣。首先研究了化學(xué)發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺(AC)的含量及形態(tài)(發(fā)泡劑粉末或發(fā)泡母料)對發(fā)泡聚烯烴(HDPE、LDPE、PP)試樣密度、力學(xué)性能、動態(tài)力學(xué)性能及泡孔形態(tài)的影響;其次研究了麥稈

3、粉含量及目數(shù)、硅烷偶聯(lián)劑含量對麥稈粉/HDPE復(fù)合材料的加工流動性及熱性能的影響;最后研究了AC含量、麥稈粉含量及目數(shù)、硅烷偶聯(lián)劑含量對注塑成型的麥稈粉/HDPE發(fā)泡復(fù)合材料試樣的密度、力學(xué)性能、動態(tài)力學(xué)性能及泡孔形態(tài)的影響。主要得出以下結(jié)論:
　　 1、就發(fā)泡聚烯烴而言,AC的形態(tài)對發(fā)泡聚烯烴材料的密度、力學(xué)性能及泡孔形態(tài)的影響很小;化學(xué)發(fā)泡對聚烯烴材料的力學(xué)性能并沒有起到明顯的改善作用,化學(xué)發(fā)泡使聚烯烴材料的拉伸性能和沖擊性

4、能下降、彎曲性能提高且當(dāng)AC含量為2wt％時發(fā)泡聚烯烴試樣的綜合性能較好,發(fā)泡HDPE和發(fā)泡LDPE的儲能模量與損耗模量比未發(fā)泡的低、而發(fā)泡PP的儲能模量與損耗模量比未發(fā)泡的高;發(fā)泡聚烯烴試樣的泡孔均勻性較差、發(fā)泡區(qū)域較窄且主要集中在試樣的中心部分,泡孔形態(tài)及未發(fā)泡部分的斷面形貌隨基體樹脂的不同差異較大。
　　 2、就流動性和熱性能而言,隨麥稈粉及硅烷偶聯(lián)劑含量的增加,麥稈粉/HDPE復(fù)合材料的熔體流動速率(MFR)下降,但麥稈

5、粉目數(shù)的增加(麥稈粉尺寸變小)使麥稈粉/HDPE復(fù)合材料的MFR增加;硅烷偶聯(lián)劑含量及麥稈粉目數(shù)對麥稈粉/HDPE復(fù)合材料的熔融溫度(Tm)和分解溫度(Td)的影響很小。
　　 3、就密度而言,隨麥稈粉含量的增加,麥稈粉/HDPE發(fā)泡復(fù)合材料的密度增加且當(dāng)麥稈粉含量為50wt%時密度增加18%;麥稈粉目數(shù)、硅烷偶聯(lián)劑含量和AC含量對麥稈粉/HDPE發(fā)泡復(fù)合材料的密度影響很小。
　　 4、就力學(xué)性能而言,發(fā)泡改性使麥稈粉/

6、HDPE復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度下降、彎曲性能變化較小、沖擊強(qiáng)度增加,并使其儲能模量和損耗模量升高;隨麥稈粉含量的增加,麥稈粉/HDPE發(fā)泡復(fù)合材料拉伸與沖擊性能下降、彎曲性能增加,同時儲能模量和損耗模量升高;硅烷偶聯(lián)劑的處理使麥稈粉/HDPE發(fā)泡復(fù)合材料的力學(xué)性能增加,且當(dāng)含量為6wt%時其綜合力學(xué)性能最好,同時儲能模量和損耗模量較高;隨麥稈粉目數(shù)的增加,麥稈粉/HDPE發(fā)泡復(fù)合材料的力學(xué)性能先增加后降低,并且粒度為40-60目時其綜合力學(xué)

7、性能較好、60-80目時其儲能模量和損耗模量較高。
　　 5、就微觀形貌而言,通過SEM觀察可知,硅烷的處理并不會使麥稈粉表面產(chǎn)生變化;隨麥稈粉含量的增加,麥稈粉在HDPE中的分散性變差,發(fā)泡HDPE的泡孔變大均勻性變差;硅烷偶聯(lián)劑的處理可以改善復(fù)合材料中麥稈粉纖維從HDPE中拔出的現(xiàn)象,同時硅烷偶聯(lián)劑的處理改善復(fù)合材料中HDPE基體的發(fā)泡效果使泡孔的均勻性變好;麥稈粉目數(shù)的增加改善了HDPE對麥稈粉的包覆效果使兩者的相容性變好