木塑復(fù)合材料增韌性能的研究.pdf

1、在木塑復(fù)合材料中，較低的抗沖擊強(qiáng)度是制約其應(yīng)用的一大因素。聚丙烯本身具有較低的抗沖擊強(qiáng)度，當(dāng)加入木粉以后，復(fù)合材料的抗沖擊強(qiáng)度會(huì)發(fā)生大幅降低，而且隨著木粉加入量的增加呈現(xiàn)出持續(xù)降低的趨勢(shì)。本文以高木粉含量的木粉/聚丙烯復(fù)合材料為研究對(duì)象，其中木粉含量為60％，首先研究了鋁酸酯對(duì)木粉的活化作用，得出鋁酸酯的最佳用量以及處理效果；然后采用乙烯-1-辛烯共聚物彈性體(POE)、納米CaCO<,3>以及木纖維作為增韌改性劑，研究了這三種增韌改性

2、劑對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，并采用正交試驗(yàn)，研究它們之間的協(xié)同效應(yīng)。此外，還使用了動(dòng)態(tài)力學(xué)熱分析儀、掃描電子顯微鏡以及流變儀對(duì)增韌改性后的復(fù)合材料進(jìn)行研究，以期了解木塑復(fù)合材料的增韌機(jī)理。研究結(jié)果如下： 1．使用鋁酸酯偶聯(lián)劑處理木粉可以有效地降低木粉/石蠟體系的粘度以及木粉的吸油值，同時(shí)能夠增加木粉的活化度，這說(shuō)明在經(jīng)過(guò)鋁酸酯處理以后，木粉具有更好的親油疏水性；研究表明鋁酸酯的最佳用量為 2％。使用X射線光電子能譜(XPS)對(duì)鋁

3、酸酯處理的木片進(jìn)行分析表明，鋁酸酯處理可以使木材表面的羥基和羧基等親水性基團(tuán)與鋁酸酯中的烷氧基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成C-O-Al化學(xué)鍵，從而改善木材與聚合物基體的相容性。 2．對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)，結(jié)果表明，加入POE可以有效地提高木粉/聚丙烯復(fù)合材料的抗沖擊強(qiáng)度，雖然對(duì)強(qiáng)度性能會(huì)有負(fù)面影響，但是加入12％的POE仍舊可以使復(fù)合材料的強(qiáng)度性能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)于各種力學(xué)性能，兩步造粒法要明顯優(yōu)于直接造粒法：加入3％的納米CaCO<,

4、3>可以同步提高復(fù)合材料的無(wú)缺口沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度以及彎曲模量，這說(shuō)明納米CaCO<,3>具有同步增韌增強(qiáng)的作用，然而，增加納米CaCO<,3>的用量對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能會(huì)產(chǎn)生負(fù)面的影響；加入6％的木纖維也具有同步增韌增強(qiáng)的作用，但是進(jìn)一步增加木纖維的加入量會(huì)使力學(xué)性能降低；正交試驗(yàn)的結(jié)果表明，POE對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響十分顯著，其次為木纖維，然后是納米CaCO<,3>，其中 POE 的加入量為12％，木纖維和納米CaCO

5、<,3>的加入量分別為6％和3％可以最大程度地提高復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度。 3．對(duì)復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)分析試驗(yàn)表明，加入木粉以后，復(fù)合材料的儲(chǔ)存模量E’急劇增加；POE可以降低復(fù)合材料的儲(chǔ)存模量E’和β松弛轉(zhuǎn)變溫度；納米CaCO<,3>能夠降低復(fù)合材料的β松弛轉(zhuǎn)變峰值；加入木纖維也會(huì)出現(xiàn)降低復(fù)合材料儲(chǔ)存模量E’和β松弛轉(zhuǎn)變溫度的趨勢(shì)。 4．對(duì)復(fù)合材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和沖擊斷面進(jìn)行掃描電鏡分析，可以發(fā)現(xiàn)加入POE以后能夠促進(jìn)木粉在基

6、體中的分散，而且在受外力沖擊時(shí)能夠產(chǎn)生“縮頸”現(xiàn)象；加入納米CaCO<,3>能夠在基體上產(chǎn)生銀紋效應(yīng)，并且在受外力沖擊時(shí)會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力發(fā)白現(xiàn)象；加入木纖維有助于應(yīng)力在復(fù)合材料內(nèi)部的傳遞，但是發(fā)現(xiàn)有“拉出”現(xiàn)象。 5．使用轉(zhuǎn)矩流變儀和毛細(xì)管流變儀測(cè)量復(fù)合材料的流變性能，結(jié)果表明，加入POE可以使復(fù)合材料的轉(zhuǎn)矩降低，加入納米CaCO<,3>有助于降低復(fù)合材料的平衡轉(zhuǎn)矩，而木纖維會(huì)使復(fù)合材料的轉(zhuǎn)矩增加；從毛細(xì)管流變?cè)囼?yàn)中可以發(fā)現(xiàn)logη<