麥秸稈-PP復(fù)合材料老化性能研究.pdf

1、木塑復(fù)合材料具有環(huán)境友好性、可持續(xù)性、機械物理性能好等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于建筑、家具、包裝運輸?shù)刃袠I(yè);但貯存、運輸和使用過程中，在光、熱、氧、雨水、空氣污染物和微生物等環(huán)境因素作用下，會導(dǎo)致綜合力學(xué)性能和外觀質(zhì)量下降、物化性質(zhì)和電性能發(fā)生改變，使其失去使用價值。掌握木塑復(fù)合材料老化過程的性能變化規(guī)律，尋求提高木塑復(fù)合材料抗老化性能的改進方法，對于延長其使用壽命具有重要意義。本文以偶聯(lián)劑KH550改性的麥秸稈為填充材料，以PP膜為基體，采用混

2、煉和熱壓成型方法制備了未添加和添加紫外線吸收劑UV327、抗氧化劑1010和輔助抗氧劑DSTP的麥秸稈/PP復(fù)合材料，采用紫外線加速老化和自然老化兩種方式對未添加和添加抗老化劑的麥秸稈/PP復(fù)合材料進行老化性能研究，研究麥秸稈/PP復(fù)合材料的綜合性能及其老化規(guī)律，分析麥秸稈/PP復(fù)合材料的老化機理;采用單因素試驗法研究三種抗老化劑對麥秸稈/PP復(fù)合材料老化性能的作用;采用響應(yīng)曲面法研究三種抗老化劑的最佳配比。主要結(jié)論如下:
　　

3、 (1)紫外線加速老化對麥秸稈/PP復(fù)合材料性能影響研究分析表明:老化960h顏色變化△E最大，其△E值為27.56。老化時間大于960h時，麥秸稈/PP復(fù)合材料力學(xué)性能大幅度下降。老化1200h時，麥秸稈/PP復(fù)合材料的彎曲強度、拉伸強度和沖擊強度分別下降67.2％、47.89％和32.41％。紅外光譜分析可知:麥秸稈纖維中羥基加速了PP的紫外線老化。不同老化時間下麥秸稈/PP復(fù)合材料微觀表面均有不同程度的裂紋和缺陷，隨老化時間的延長

4、，裂紋逐漸向?qū)挾群蜕疃确较蜓由?。在水、熱和紫外線的作用下，PP和麥秸稈纖維降解是造成麥秸稈/PP復(fù)合材料裂紋和缺陷材料的原因。
　　 (2)自然老化對麥秸稈/PP復(fù)合材料性能影響研究分析表明:老化180d后彎曲強度下降41.30％、拉伸強度下降44.15％、沖擊強度下降32.45％，△E最大值為24.04，表征材料變紅及變黃的色差△a及△b與紫外線老化的麥秸稈/PP復(fù)合材料相比絕對值增大了72.89％和90.76％。自然老化60

5、d，麥秸稈/PP復(fù)合材料彎曲性能和顏色變化△E分別與紫外線加速老化480h～720h和240h～480h程度相當(dāng);自然老化120d，麥秸稈/PP復(fù)合材料力學(xué)性能和顏色變化△E分別與紫外線加速老化960h～1200h和720h～960h程度近似;自然老化180d，麥秸稈/PP復(fù)合材料與紫外線加速老化1200h的效果相當(dāng)。自然老化表面微觀結(jié)構(gòu)與紫外線加速老化麥秸稈/PP復(fù)合材料相比，其表面質(zhì)量更差，且受戶外催化物影響較嚴(yán)重。
　　

6、(3)紅外光譜分析麥秸稈和PP自然老化和紫外線老化對其影響表明，自然老化對麥秸稈作用較明顯，老化后發(fā)色基團吸收峰明顯增強。紫外線老化后的PP羰基吸收峰明顯變強，其氧化生成酮;麥秸纖維中存在大量羥基也加速了PP紫外光老化。
　　 (4)不同含量紫外線吸收劑及抗氧劑對麥秸稈/PP復(fù)合材料老化性能的影響分析表明:當(dāng)UV327、1010和DSTP的含量分別為0.5％、1.2％和1.6％時，麥秸稈/PP復(fù)合材料的力學(xué)性能較好;但隨著含量的

7、繼續(xù)增加，麥秸稈/PP復(fù)合材料的力學(xué)性能會逐漸下降，紫外線吸收劑UV327、抗氧劑1010和DSTP的添加量的合適范圍為0.5％～1.5％、0.4％～1.2％和0.4％～1.6％;與未添加抗老化劑的PP復(fù)合材料相比，添加抗老化劑的麥秸稈/PP復(fù)合材料表面完整，缺陷和裂紋較少。三種抗老化劑均可大幅度提高紫外線老化后PP復(fù)合材料的接觸角。
　　 (5)分別以顏色變化△E和彎曲強度FS為研究目標(biāo)，用響應(yīng)曲面法研究表明，麥秸稈/PP復(fù)合