聚乙烯基木塑復(fù)合材料及其無(wú)鹵阻燃改性.pdf

1、本論文根據(jù)塑料填充改性的原理，選用聚乙烯和廢木粉為主要原料，采用界面增容體系、增韌增強(qiáng)體系、無(wú)鹵阻燃體系，制備了無(wú)鹵阻燃型的木塑復(fù)合材料，并研究了其性能、界面作用機(jī)理和阻燃機(jī)理。全文主要分成兩部分： 第一部分，研究了木粉對(duì)聚乙烯的填充改性，包括聚乙烯的類型和牌號(hào)、木粉的粒徑和填充量、木粉的干燥工藝和堿化處理對(duì)復(fù)合材料性能的影響；為了增進(jìn)親水性的木粉和憎水性的聚乙烯基質(zhì)之間的界面相互作用，采用不同的偶聯(lián)劑對(duì)木粉進(jìn)行處理，并評(píng)價(jià)了它

2、們的界面增容效果；用紅外光譜和掃描電鏡對(duì)聚乙烯/木粉的界面增容作用進(jìn)行表征，并對(duì)界面增容機(jī)理進(jìn)行了討論；研究了納米碳酸鈣與木粉的協(xié)同增強(qiáng)作用。 第二部分，基于將木粉不僅看作有機(jī)填料，而且作為無(wú)鹵阻燃體系的一個(gè)重要成分—成炭劑的這一研究思路，利用聚磷酸銨和三聚氰胺與木粉組成的復(fù)合阻燃體系對(duì)木塑復(fù)合材料進(jìn)行無(wú)鹵阻燃改性，并采用錐形量熱儀來(lái)表征材料的阻燃性能和研究其阻燃機(jī)理。 木粉的干燥溫度和干燥時(shí)間對(duì)木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能和

3、加工性能有重要影響，較佳的干燥條件是在105℃下干燥8小時(shí)。木粉粒徑對(duì)復(fù)合材料性能的影響十分明顯，粒徑為60目的木粉可使木塑復(fù)合材料具有較佳的綜合性能。 茂金屬聚乙烯(mPE)和乙烯-辛烯共聚物(POE)對(duì)高密度聚乙烯基木塑復(fù)合材料均有良好的增韌作用。單就增韌效果而言，POE優(yōu)于mPE，但在其它性能如拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量、硬度以及耐熱性等方面，mPE明顯優(yōu)于POE。 小分子偶聯(lián)劑如硅烷、硼酸脂、鈦酸脂可提高PE/

4、木粉復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度，但其效果不理想。PE-g-MAH作為大分子相容劑可明顯改善聚乙烯基質(zhì)和木粉界面處的相互作用。該改性劑可明顯提高復(fù)合材料的力學(xué)性能，并且木粉的填充量越高，其效果就越明顯。當(dāng)木粉的用量為50﹪時(shí)，使用該大分子改性劑可使復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量和沖擊強(qiáng)度分別提高115.6﹪、66.7﹪、38.1﹪和67﹪。 在使用有效相容劑的情況下，適量木粉可明顯提高聚乙烯的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和彎曲模量，具有良好

5、的增強(qiáng)效果。當(dāng)木粉含量為60﹪時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量分別高達(dá)38MPa、54MPa和3500MPa，與純基質(zhì)相比，分別提高了43.4﹪、176﹪和283﹪，表現(xiàn)出明顯的增強(qiáng)效果。 木粉堿化處理的效果與PE/木粉界面處的相互作用密切相關(guān)，在使用有效相容劑的情況下，木粉的堿化處理會(huì)使材料的拉伸強(qiáng)度明顯提高。 在聚乙烯/木粉復(fù)合體系中加入少量納米碳酸鈣可提高復(fù)合材料的力學(xué)性能，納米碳酸鈣與木粉表現(xiàn)出良好的協(xié)

6、同增強(qiáng)效果，其最佳用量為3﹪。 作為無(wú)鹵阻燃體系的“炭源”，木粉對(duì)復(fù)合材料的燃燒性能有明顯的影響。填充木粉可提高材料的氧指數(shù)，在一定程度上對(duì)材料的燃燒過程起到抑制作用。木粉可以十分明顯的降低峰值燃燒熱和提高材料的火災(zāi)性能指數(shù)。 APP作為無(wú)鹵阻燃體系的“酸源”，可明顯促進(jìn)木粉的成炭性，對(duì)聚乙烯/木粉復(fù)合材料表現(xiàn)出很好的阻燃作用。聚磷酸銨不僅可明顯提高火災(zāi)性能指數(shù)、氧指數(shù)和燃燒殘?jiān)?，而且?duì)降低生煙速率和生煙總量有明顯的作用