聚丙烯-木質(zhì)素復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、木塑復(fù)合材料（Wood-Plastic Composites，簡稱WPC）是一種用木質(zhì)材料（木質(zhì)素（Lignin），木粉，木纖維或植物纖維等）填充熱塑性聚合物的復(fù)合材料，兼有木材和塑料的優(yōu)點。木質(zhì)素是一種儲量豐富、可再生的重要資源，而木質(zhì)素極性大，不利于在聚烯烴中的分散。聚丙烯（Polypropylene，PP）具有密度小、力學(xué)性能優(yōu)良、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點，作為木塑復(fù)合材料的基體有很大優(yōu)勢。本課題以聚丙烯/木質(zhì)素復(fù)合材料為研究對象，對木

2、質(zhì)素預(yù)先接枝（烷基化改性）改善了兩相間兼容性，并考察了復(fù)合材料的可生物降解性。
　　 采用溴代十二烷對木質(zhì)素進行預(yù)先接枝處理，紅外光譜（FTIR）顯示長鏈烷烴被接枝到了木質(zhì)素分子上。烷基化改性的木質(zhì)素與PP的兼容性較好，PP/木質(zhì)素復(fù)合材料中改性木質(zhì)素的最大含量高達70wt％，而未改性木質(zhì)素的最大含量僅有50 wt％。
　　 力學(xué)性能測試結(jié)果表明，PP/木質(zhì)素復(fù)合材料的力學(xué)性能在木質(zhì)素含量為10 wt％時，達到最優(yōu)，隨著

3、木質(zhì)素含量的繼續(xù)增加，復(fù)合材料的力學(xué)性能逐漸下降。PP/改性木質(zhì)素復(fù)合材料的力學(xué)性能總體好于PP/未改性木質(zhì)素復(fù)合材料。
　　 動態(tài)力學(xué)性能分析（DMA）測試結(jié)果表明，加入木質(zhì)素可提高復(fù)合材料的儲能模量，對PP起到一定的增強作用；加入改性木質(zhì)素可降低復(fù)合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）。
　　 差示掃描量熱法（DSC）研究發(fā)現(xiàn)，木質(zhì)素在PP結(jié)晶時起著異相成核的作用；添加15 wt％的未改性木質(zhì)素時，復(fù)合體系的結(jié)晶度達到最大值

4、61.3％；添加50 wt％的改性木質(zhì)素時，復(fù)合體系的結(jié)晶度達到最大值69.4％。
　　 流變行為分析研究發(fā)現(xiàn)，PP/改性木質(zhì)素復(fù)合材料的非牛頓指數(shù)隨著改性木質(zhì)素含量的提高而變大，材料的加工性能變好，而PP/未改性木質(zhì)素復(fù)合材料呈現(xiàn)出相反的趨勢。
　　 掃描電鏡（SEM）照片顯示，復(fù)合材料中改性木質(zhì)素與PP基體的界面結(jié)合較好，而未改性木質(zhì)素與PP基體的兼容性較差。
　　 熱重（TG）分析研究發(fā)現(xiàn)，木質(zhì)素的加入增強

5、了PP基體的耐熱性，復(fù)合材料的耐熱性能提高。
　　 經(jīng)過50天生物降解后，復(fù)合材料的最大質(zhì)量失重率達到9.61％（改性木質(zhì)素含量70 wt％），表面紅外分析結(jié)果顯示復(fù)合材料中的木質(zhì)素被降解，DMA分析結(jié)果顯示降解后復(fù)合材料的儲能模量比降解前明顯降低，SEM分析結(jié)果顯示降解后復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，出現(xiàn)明顯缺陷（空洞和空隙），TG表征分析發(fā)現(xiàn)降解后復(fù)合材料的耐熱性能基本沒有變化，但是在600℃的殘留量明顯降低，說明復(fù)合材料具有