環(huán)保型劍麻纖維-聚丙烯木塑裝飾材料板的制備與性能研究.pdf

1、本論文以劍麻纖維(SF)和聚丙烯(PP)為主要原料，通過熔融共混－模壓成型法制備SF/PP木塑復(fù)合材料。研究了復(fù)合材料的制備以及自制柔性鏈段大分子偶聯(lián)劑、CaSO4晶須對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和性能的影響，并研究了復(fù)合材料的非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)行為和耐磨損、耐老化性能。采用SEM、DSC、TG、FTIR、WAXD等測試手段對復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征。 主要研究結(jié)果如下： 1.復(fù)合材料的填料配方研究發(fā)現(xiàn)，CaCO3、POE—g—MA

2、H和PP—g—MAH的添加量分別為15 wt％、10wt％和5wt％時(shí)材料的綜合性能較理想，沖擊強(qiáng)度最大可達(dá)21，99 kJ·m—2。SF的預(yù)處理方式、長度和用量對材料的力學(xué)性能影響明顯。其中SF經(jīng)堿處理和蒸汽爆破處理、長度為5～8 mm、用量20wt％時(shí)沖擊強(qiáng)度相對較大，CaSO4晶須的加入也使復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度得到提高。 2.成了大分子硅烷偶聯(lián)劑，并通過FT—IR對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，分析作用機(jī)理是其水解后兩端含有硅醇，可以與S

3、F表面大量的羥基基團(tuán)發(fā)生作用形成氫鍵和Si—O共價(jià)鍵，起“分子橋”的作用，提高了SF與PP的界面相容性。 3.熱穩(wěn)定性和晶態(tài)結(jié)構(gòu)的研究研究結(jié)果表明：隨著SF含量的增加，SF/PP復(fù)合材料的最大熱分解溫度逐漸增大；SF經(jīng)大分子偶聯(lián)劑處理后，復(fù)合材料的熱分解溫度提高，PP相的結(jié)晶速率和結(jié)品度地有提高；CaSO4晶須的加入也提高復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性，但阻礙了PP相的結(jié)晶，降低了PP的結(jié)晶度。SF、自制大分子偶聯(lián)劑和CaSO4晶須對PP晶

4、態(tài)結(jié)構(gòu)影響不大，PP仍是典型的α晶型。 4.非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)行為研究表明：隨著SF含量的增加結(jié)晶速率和結(jié)晶度呈上升趨勢，SF在PP結(jié)晶過程中起到結(jié)晶成核劑的作用。Jeziorny法和Mo法都可以很好地分析復(fù)合材料的非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)。由Jeziorny法計(jì)算得出了SF/PP的Zc值隨降溫速率的增大而增大，t1/2隨降溫速率的增大而降低，通過Kissinger方法計(jì)算可得非等溫結(jié)晶過程的活化能為198.5 kJ·mol-1。

5、 5.熱氧老化和浸水試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，SF/PP復(fù)合材料的力學(xué)性能隨老化和浸水時(shí)間的延長而下降，熱氧老化對PP相影響嚴(yán)重，而水分對復(fù)合材料的質(zhì)量、尺寸穩(wěn)定性以及力學(xué)性能影響嚴(yán)重。 6.SEM分析表明：堿處理和蒸汽爆破處理可除去SF表面的雜質(zhì)，纖維結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。試樣沖擊斷面SEM顯示增容劑PP—g—MAH明顯提高了SF與PP的界面枯結(jié)性；自制大分子偶聯(lián)劑使復(fù)合材料的斷裂方式發(fā)生了改變，改善了界面相容性；CaSO4晶須在樹脂基體中分散均勻，