木塑復(fù)合材料界面改性工藝及性能研究.pdf

1、本文從改善木塑復(fù)合材料(WPC)的界面相容性出發(fā),通過改變傳統(tǒng)的界面改性方法及工藝,采用熱壓成型、擠出成型和注射成型的方法制備一系列WPCs,目的在于探索一種改善WPC界面相容性的新技術(shù)和新工藝,從而制備一種綜合性能優(yōu)異的WPC。
　　 研究內(nèi)容主要可分為以下三個部分:(1)采用二輥開煉及熱模壓成型的方法,以馬來酸酐(MAH)和（或）過氧化二異丙苯(DCP)復(fù)合處理木粉填充HDPE或直接以MAH接枝PE(MAPE)作為相容劑制備

2、了一系列HDPE基WPCs,考察了不同界面改性方法對WPC力學(xué)性能、動態(tài)熱機(jī)械性能及加工性能的影響,并采用掃描電子顯微鏡(SEM)分析探討了其作用機(jī)理。結(jié)果顯示:采用MAH和DCP共同處理木粉后填充HDPE制備Wood/HDPE（其中wood質(zhì)量分?jǐn)?shù)60％,HDPE質(zhì)量分?jǐn)?shù)40％,MAH占木粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5％,DCP占木粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％）復(fù)合材料的方法在基本不影響材料加工性能的同時能夠大幅提高材料的綜合力學(xué)性能,尤其是沖擊強(qiáng)度

3、可以達(dá)到傳統(tǒng)MAPE改性Wood/HDPE（MAPE質(zhì)量分?jǐn)?shù)為木粉的Swt％％）復(fù)合材料的1.5倍以上,但是當(dāng)DCP相對HDPE質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.3wt％時其作用效果趨于平緩。研究結(jié)果表明復(fù)合材料性能提高的機(jī)制主要有DCP引發(fā)MAH接枝HDPE改善復(fù)合材料界面和DCP引發(fā)HDPE交聯(lián)提高基體強(qiáng)度兩種。(2)考慮到以熱模壓成型的方法制備木塑復(fù)合材料成型周期長、生產(chǎn)效率低,不適宜WPC的規(guī)?；a(chǎn)和市場化推廣。該部分即采用混煉擠出和注射成型的

4、方法制備了一系列Wood/LDPE復(fù)合材料,系統(tǒng)考查了界面改性方法、MAH和DCP用量、木粉含量等因素對復(fù)合材料力學(xué)性能、熱力學(xué)性能及加工性能的影響,并從多方面分析了其作用機(jī)理。結(jié)果顯示,無論采用何種界面改性方法,復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、儲能模量均隨木粉含量的增加而提高,而沖擊強(qiáng)度和損耗因子則隨木粉含量的增加而下降。木粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40wt％時,當(dāng)MAH質(zhì)量分?jǐn)?shù)為木粉的0.5wt％,DCP質(zhì)量分?jǐn)?shù)為LDPE的0.3～0.5wt％時,復(fù)

5、合材料表現(xiàn)出最優(yōu)的綜合性能。但隨MAH與DCP的加入,復(fù)合材料儲能模量下降。研究結(jié)果還表明與先制備MAH接枝LDPE再制備LDPE基木塑復(fù)合材料相比,直接采用MAH與DCP復(fù)合處理木粉后制備LDPE木塑復(fù)合材料（木粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)40wt％,MAH質(zhì)量分?jǐn)?shù)為木粉的1.5wt％,DCP質(zhì)量分?jǐn)?shù)為LDPE的0.5wt％）,具有更優(yōu)異的綜合性能,其拉伸和彎曲強(qiáng)度提高了10％左右,沖擊強(qiáng)度提高達(dá)40％。其加工性能也得到極大改善,平衡扭矩僅約為前者的1

6、/3,SEM分析表明,前者所制備復(fù)合材料中木粉存在明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象。(3)為進(jìn)一步提高木塑復(fù)合材料的綜合性能,在前述界面工藝的基礎(chǔ)上,采用擠出成型和注塑成型的工藝方法,制備了一系列以玻璃纖維、碳酸鈣或滑石粉增強(qiáng)的WPC,考察了玻璃纖維粒徑和含量對WPC力學(xué)性能、加工性能、動態(tài)熱機(jī)械性能的影響,同時分析了不同填料對WPC綜合性能的影響。結(jié)果顯示:對于聚乙烯基WPC,剛性粒子的加入能夠顯著提高復(fù)合材料的沖擊韌性和加工性能,但WPC的強(qiáng)度則出現(xiàn)