木薯酒糟的機械活化偶聯(lián)改性及其制備木塑復(fù)合材料.pdf

1、木塑復(fù)合材料(WPC)是以非極性或極性很小的熱塑性塑料為基體、強極性的植物纖維填充或增強的復(fù)合材料。由于極性、親水性的植物纖維與非極性、疏水性的熱塑性塑料之間沒有良好的相容性,應(yīng)力往往集中在兩者復(fù)合界面上,所制備的材料宏觀上表現(xiàn)為力學(xué)性能較差。針對這一問題,本文擬采用邊機械活化邊偶聯(lián)改性的方法對木薯酒糟進行表面改性處理來提高其與熱塑性塑料基體的相容性,從而提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。
　　(1)將處理后的木薯酒糟與 PVC及助劑在高速

2、混合機中混合均勻,然后在平板硫化機中模壓成型,制備木薯酒糟/PVC復(fù)合材料。首先研究了木薯酒糟填充量、偶聯(lián)劑種類及其用量對材料力學(xué)性能的影響,在此基礎(chǔ)上,采用邊機械活化邊偶聯(lián)改性的方法對木薯酒糟進行表面改性處理,考察機械活化時間、機械活化溫度等因素對木薯酒糟/PVC復(fù)合材料力學(xué)強度的影響。并通過 FT-IR、XRD、SEM對機械活化前后酒糟進行表征,研究機械活化對酒糟鋁酸酯偶聯(lián)改性的強化作用機理。研究結(jié)果表明:當(dāng)固定成型條件為溫度170

3、℃、壓力5MPa、時間12min條件下,酒糟填充量50％,鋁酸酯用量1%,機械活化溫度80℃,活化時間25min,所制備復(fù)合材料彎曲強度為39.51MPa,拉伸強度為15.24MPa。FT-IR分析表明,機械力使酒糟纖維分子間氫鍵作用減弱,自由羥基含量增大;X-射線衍射分析表明,機械力使酒糟纖維結(jié)晶區(qū)減少,無定形區(qū)增加;SEM分析表明,機械力使酒糟比表面積增大,表面有凹凸結(jié)構(gòu)溝槽及疏松孔隙結(jié)構(gòu),當(dāng)PVC充滿或部分充滿木薯酒糟表面的凹面或

4、孔隙后,分子接觸后在表面發(fā)生不規(guī)則滲透,通過固化在界面區(qū)形成各種形式的嚙合結(jié)構(gòu),而使兩者界面獲得了較高的結(jié)合強度。
　　(2)固定酒糟填充量50%、鋁酸酯用量1%、機械活化溫度80℃、活化時間25min,以所制備材料的彎曲強度、拉伸強度為評價指標(biāo),研究復(fù)合材料成型溫度、成型壓力、成型時間三個成型工藝條件對所制材料力學(xué)強度的影響,并采用正交實驗優(yōu)化復(fù)合材料的成型工藝條件。成型工藝條件對木塑復(fù)合材料彎曲強度、拉伸強度影響因素的排列順序

5、為:成型溫度>成型壓力>成型時間。正交實驗優(yōu)化的成型工藝條件為:成型溫度195℃,成型壓力6MPa,成型時間12min,所制得木塑復(fù)合材料力學(xué)強度為49.59MPa,21.84MPa。
　　(3)研究不同酒糟表面改性方式對木薯酒糟/PVC復(fù)合材料的力學(xué)強度、24h吸水率、各方向尺寸平均變化率、力學(xué)強度變化等的影響,并采用SEM觀察木薯酒糟/PVC復(fù)合材料斷面微觀結(jié)構(gòu)。實驗研究結(jié)果表明:機械活化偶聯(lián)改性法效果最好。鋁酸酯可以有效降低