馬來酸酐-硅烷接枝聚丙烯界面相容劑制備及其性能研究.pdf

1、木纖維是自然界中最豐富的天然高分子材料,也是人類開發(fā)應(yīng)用最早的天然材料之一,它具有密度低、價(jià)格低廉、比強(qiáng)度高、可生物降解和再生利用等優(yōu)點(diǎn),是當(dāng)前國民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的重要材料。但是,它也同時(shí)存在著一些性能缺陷,如:易于腐朽,較高的濕脹干縮性,易于變形,易被蟲蛀和易燃燒等。特別是近幾十年來,由于天然森林資源的減少及禁伐,大量速生豐產(chǎn)幼齡材的使用使木材的力學(xué)性質(zhì)也有了一定程度的下降,影響了它在某些領(lǐng)域的應(yīng)用。另一方面,我國每年木材加工余下廢棄

2、木屑量在幾百萬噸以上,其它天然纖維如稻糠等達(dá)上千萬噸。以往這些廢木屑、邊角料只能作為燃料或作為固體垃圾處理,產(chǎn)生浪費(fèi)的同時(shí)也給造成了很大的環(huán)境污染。近些年來,塑料已成為國民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的材料。隨著塑料的大量使用,廢舊塑料帶來的白色污染也越來越受到人們的重視。如何找到一種對廢棄塑料回收利用的有效途徑己成為當(dāng)前國內(nèi)外環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的重要課題之一。
　　 通過木纖維與塑料(或廢塑料)進(jìn)行復(fù)合,制備木塑復(fù)合材料不但可以廢物利用,減輕環(huán)境

3、污染,而且還可以解決單一材料在性能上的某些缺陷。木塑復(fù)合材料是一種新型復(fù)合材料,具有優(yōu)良的品質(zhì)和性能,是21世紀(jì)重點(diǎn)開發(fā)的綠色環(huán)保新型材料之一,國內(nèi)外對此的研究十分重視。但構(gòu)成木塑復(fù)合材料的兩大材料木纖維和聚合物基體之問的界面相容性很差,木纖維表面具有強(qiáng)極性和吸水性,而塑料基體表面一般為非極性或極性很小,二者界面相容性的好壞直接影響了木塑復(fù)合材料的性能。如何提高木粉的分散性和增進(jìn)兩相的相容性,是木塑復(fù)合材料研究的關(guān)鍵問題,也是當(dāng)今學(xué)者研

4、究木塑復(fù)合材料的熱點(diǎn)問題。
　　 本文主要采用電子束預(yù)輻照聚丙烯(PP)的方法,分別與馬來酸酐(MAH)、硅烷(VTMS)及馬來酸酐/硅烷(MAH/VTMS)接枝,自制三種界面相容劑:馬來酸酐接枝聚丙烯(MAH-g-PP)、硅烷接枝聚丙烯(VTMS-g-PP)、馬來酸酐/硅烷接枝聚丙烯(MAH/VTMS-g-PP)。同時(shí)以楊木粉為填料,與高密度聚丙烯(PP-HD)進(jìn)行復(fù)合,對比研究了不同界面相容劑、不同木粉含量對復(fù)合材料力學(xué)性能

5、、界面相容性、加工流變性、吸水性能的影響。研究結(jié)果表明:三種自制的界面相容劑,都能很好的改善木塑復(fù)合材料的界面相容性能,且MAH/VTMS-g-PP型界面相劑的性能最好。這是由于,MAH/VTMS-g-PP型界面相容劑具有兩種接枝單體、雙活性基團(tuán),在復(fù)合過程中產(chǎn)生了某種協(xié)效作用,從而使木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能提高顯著。研究表明,隨著界面相容劑劑的加入,木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能首先逐漸增大,界面相容劑的添加量為10％時(shí),力學(xué)性能達(dá)到最大值。此

6、后,界面相容劑添加量的增加,反而使得木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能降低。木粉含量對木塑復(fù)合材料力學(xué)性能的研究表明,木粉含量60％時(shí),木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能和流變性能最佳。隨著木塑復(fù)合材料在水中浸泡時(shí)間的增長和溫度的升高,復(fù)合材料的力學(xué)性能有所降低,但MAH/VTMS-g-PP型界面劑的木塑復(fù)合材,其吸水性率低,性能降低的最少。掃描電子顯微鏡(SEM)和原子力顯微鏡一步證明了界面相容劑的加入,特別是MAH/VTMS-g-PP型界面相容劑可提高木粉