竹粉-HDPE復合材料界面相容性研究.pdf

1、竹塑復合材料集竹材和塑料的優(yōu)點于一身，而且可以回收再利用，成本低、性能優(yōu)良，大大提高了廢棄資源的綜合利用率，對環(huán)境綜合治理具有十分明顯的促進作用。界面相容性直接影響著不同材料間界面的厚度、形態(tài)、結構及分散的均勻性，并最終決定著復合材料性能的優(yōu)劣。如何改善極性竹粉與非極性塑料基體之間的相容性是制備性能優(yōu)良的竹塑復合材料的關鍵所在。
　　 本論文以竹粉/HDPE復合材料為研究對象，探討了復合材料的制備工藝，分析了竹粉目數(shù)對復合材料性

2、能的影響；從添加相容劑和降低植物纖維材料的極性兩個方面對復合材料進行界面改性，研究了添加相容劑EVA、POE以及竹粉表面馬來酸酐改性處理對復合材料力學性能、加工性能以及熱性能的影響，并通過傅里葉紅外光譜、掃描電子顯微鏡等手段表征了復合材料界面相容性情況。
　　 以上研究內容的主要結論歸納如下：
　　 (1)竹粉目數(shù)是影響竹塑復合材料性能的因素之一，在40目-200目竹粉目數(shù)范圍內，隨著竹粉目數(shù)的增大，竹塑復合材料的拉伸強

3、度和缺口沖擊強度呈下降趨勢；竹塑復合材料的熔體流動速率呈現(xiàn)出先減小后上升的趨勢。竹塑復合材料斷面SEM圖片顯示，竹塑復合材料的斷面不平整，可觀察到部分纖維被抽拔出的現(xiàn)象，兩相間有較多的空洞存在，還有竹粉的聚集現(xiàn)象，纖維與基體之間的結合情況較差。40目竹粉斷面孔隙較200目的深，竹粉在界面形成較深的界面擴散和機械互鎖，這有助于提高竹塑復合材料的力學性能。200目的竹粉由于粒徑更小、更均勻，在基體中具有更好的分散性，因而較100目的竹粉性能

4、有所增強。綜合考慮，在竹粉添加比例相同的情況下，采用40目竹粉制備的竹塑復合材料各項性能較優(yōu)。
　　 (2)相容劑EVA由于分子鏈上引入了極性單體醋酸乙烯酯，可以與竹粉中的羥基形成以氫鍵形式結合的化學鍵，降低竹粉極性，從而改善竹粉與HDPE之間的相容性。EVA的加入能夠極大地提高竹塑復合材料的缺口沖擊強度，并且在一定范圍的添加量內使復合材料的熔體流動速率呈上升趨勢，但是添加過多的EVA會影響竹塑復合材料的拉伸強度。添加9份EVA

5、增容竹粉/HDPE復合材料的SEM分析顯示竹粉表面被基體樹脂包覆，降低了竹粉的極性，改善了竹粉與樹脂基體的界面相容性。
　　 (3)POE中辛烯的柔軟鏈卷曲結構和結晶的乙烯鏈作為物理交聯(lián)點，使它既有優(yōu)異的韌性，又有良好的加工性。POE的加入能夠極大地提高復合材料的斷裂伸長率和缺口沖擊強度，并且在一定范圍添加量上使復合材料的熔體流動速率呈上升趨勢，而竹塑復合材料的拉伸強度則隨著POE含量的增加而呈下降趨勢。加入15份POE的竹塑復

6、合材料斷面SEM顯示，樹脂基體間存在許多拉絲現(xiàn)象，而且分布有許多“韌窩”，POE的加入提高了樹脂基體的流動性，使得竹粉在樹脂基體中分散的比較均勻，這些微觀現(xiàn)象進一步證明POE的加入提高了竹塑復合材料的性能，改善了竹粉與樹脂基體之間的相容性。
　　 (4)利用馬來酸酐(MAH)為界面改性劑，選用聚乙烯蠟對竹粉進行表面改性處理是提高竹塑復合材料性能的有效的處理方法，通過正交試驗優(yōu)選出竹粉最佳處理方法并通過此方法處理竹粉最終制得復合材

7、料拉伸強度為24.52MPa，缺口沖擊強度為4.94KJ/m2，熔體流動速率為3.85g/10min，與未處理竹粉/HDPE復合材料樣品相比，分別提高了43％，11％，66.7％。通過傅里葉紅外光譜證實聚乙烯蠟通過馬來酸酐接枝到竹粉上，處理劑與竹粉發(fā)生了化學反應。MAH處理竹粉/HDPE復合材料熱重曲線表明，馬來酸酐處理有助于復合材料熱穩(wěn)定性的提高。掃描電鏡顯示，竹粉經馬來酸酐處理后表面包覆的聚乙烯蠟使得竹粉很容易在基體中分散，團聚現(xiàn)象