腰果酚縮水甘油醚共聚物的合成及其對木塑復合材料結構和性能的影響.pdf

1、木塑復合材料相較普通木材而言有價格低廉、易成型、耐腐蝕等優(yōu)點，近年來已被廣泛應用于家居、板材等領域，但由于高填料填充的復合體系，在加工、成型、相容劑的選擇上仍然存在較多問題。
　　本文以BPO為引發(fā)劑，通過馬來酸酐(MAH)與腰果酚縮水甘油醚(GPPE)反應，制備馬來酸酐-腰果酚縮水甘油醚共聚物(MGPPE)，將其作為高密度聚乙烯基木塑復合材料(WF/HDPE)的增容劑，并與GPPE和常見增容劑如馬來酸酐化聚乙烯(MPE)、馬來酸

2、酐化C5石油樹脂(MC5)和馬來酸酐接枝聚乙烯丙烯共聚物(MPOE)作為對比。
　　文中用1H NMR間接測定M-GPPE中MAH的轉化率，進行正交實驗考察各反應因素對MAH轉化率的影響，得到MAH轉化率最高的優(yōu)化反應工藝和各反應因素對反應影響的大小順序。同時通過FT-IR、GPC、和1H NMR證實了GPPE與MAH發(fā)生了接枝共聚反應，并推斷其反應機理，得到M-GPPE的可能結構式;通過熱重分析儀證明了GPPE與MAH進行接枝共

3、聚反應有利于提高其熱穩(wěn)定性。
　　通過制備MGPPE改性WF/HDPE木塑復合材料，研究不同用量的MGPPE對復合材料力學性能的影響，采用紅外分析、接觸角和界面微觀形態(tài)分析測試手段，深入研究木塑復合材料的界面特性和探討MGPPE對木塑復合材料的改性機理。并與常用的相容劑和GPPE的改性效果進行對比研究，以評價MGPPE對HDPE基木塑材料的增容效果。結果表明:WF/HDPE木塑復合材料中加入MGPPE，其力學性能、接觸角和界面相容

4、性均得到一定程度提高和改善，改性效果與MPE相當，但優(yōu)于MC5，其中WF/HDPE木塑復合材料中加入4wt％ MGPPE時增容效果最佳，力學性能提高最大。
　　采用平板流變儀和哈克流變儀對HDPE基木塑復合材料的粘彈性和加工性能進行研究。通過小振幅振蕩實驗研究不同木粉含量和不同相容劑對WPCs界面結合和流變特性的影響，借助Carreau模型得到木粉用量和相容劑對牛頓指數(shù)和松弛特性影響規(guī)律，從松弛時間反映WPCs體系的多尺度松弛特性

5、和材料結構之間的關系。結果表明:MGPPE和HDPE具有一定相容性，加入MGPPE前后WPCs的模量隨應變和頻率變化的規(guī)律相似;隨木粉用量提高，Carreau模型n值減小，復合材料的剪切變稀行為加強，而加入相容劑對n值影響不大。WPCs樣品的松弛時間均高于純HDPE，木粉用量越高，WPCs的松弛時間越長;加入MGPPE或MPE后，相應復合材料的松弛時間均有所縮短。加入MGPPE使復合材料的應力松弛時間延長，試樣長時承載能力有所提高，同時

6、最大扭矩和平衡扭矩均有所降低，有利于提高加工性能。
　　此外通過DSC并結合XRD，進一步研究了WPCs的結晶行為，并通過Avrami方程，分析了木粉含量、相容劑及木粉網絡結構對HDPE基體的結晶動力學參數(shù)及熱力學參數(shù)的影響，并討論了WPCs體系中影響HDPE結晶行為和結晶過程的主要因素。結果表明:木粉和相容劑的加入沒有改變HDPE的結晶行為，但在結晶過程促進晶粒細化;WPCs樣品具有比HDPE更高的Tc和Xc，更低的Tm，說明木

7、粉粒子具有異相成核作用，并對HDPE晶體生長有一定限制作用;添加相容劑后復合材料的結晶溫度和結晶度有所提高，熔點有所降低，當木粉用量和MGPPE用量分別為40wt％和6wt％時，復合材料熔點的降低程度變小，說明在高木粉填充量下，MGPPE能改善PE/木粉兩相界面粘合，促進晶體完善。加入相容劑后復合材料的Avrami指數(shù)n值有所降低，t1/2變長，K值相對較小，說明相容劑通過促進木粉分散，加強了木粉異相成核程度。
　　最后研究木粉用

8、量、浸泡溫度和改性劑對復合材料吸濕特性的影響。從水分輸送動力學方面，考察WPCs吸水率、水分擴散速率和擴散系數(shù)的變化情況，從水分輸送熱力學方面考察WPCs的擴散活化能特征，通過研究復合材料的吸水膨脹變化率，提出徑向吸濕膨脹系數(shù)βr模型，描繪復合材料的吸水率和尺寸穩(wěn)定性的關聯(lián)，并定量考察化學改性效果。結果表明:WPCs中入MGPPE后，相比同等木粉用量和等溫環(huán)境的WF/HDPE，其水分擴散速率、平衡吸水率和擴散系數(shù)均有所降低，有助于降低復