新型PVDF基木塑復合材料體系界面行為及物性研究.pdf

1、木塑復合材料(WPC)具有熱伸縮性和吸水性小，尺寸穩(wěn)定性好，耐菌噬，使用、維修簡便等優(yōu)點，充分體現(xiàn)了可再生資源有效利用，開始代替木材廣泛應用于戶外建筑等多個領域。目前，以聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等為基體的木塑復合材料存在抗紫外線、耐水性及阻燃性三項功能難以兼顧的技術難題。本論文提出采用聚偏氟乙烯(PVDF)作為木塑復合材料的基體樹脂，通過硅烷提高PVDF和木粉的界面相容性，系統(tǒng)研究了復合材料界面結構、外界環(huán)境作用下界面響應行為及對力學、

2、耐水、阻燃等物性的影響規(guī)律，揭示了力學性能增強機制、抗紫外老化及破壞機理、耐水界面結構形態(tài)和凝聚相協(xié)同阻燃機制，成功開發(fā)了集抗紫外線、耐水及阻燃于一體的高性能PVDF基木塑復合材料。主要研究工作包括：
　　 (1)針對PVDF基木塑復合材料界面結構及特性要求，優(yōu)選出三氟丙基三甲氧基硅烷(TF3)、十七氟癸基三甲氧基硅烷(TF17)等四種木粉表面改性劑，木粉表面通過形成醚共價鍵Si-O-Cellulose均獲得了不同程度疏水改性；

3、含氟長鏈的空間位阻效應使得形成于木粉表面的Si-O-Cellulose數(shù)量減少。
　　 (2)系統(tǒng)研究了硅烷改性復合材料的界面性質(zhì)及力學性能增強機制。硅烷改性優(yōu)化使復合材料力學性能得到明顯增強，2.0 wt％TF3改性的復合材料抗彎和IZOD沖擊強度分別達到53.7 MPa和3.576 KJ/m2。力學性能增強機理是硅烷改性木粉表面的有機功能基團-R與PVDF之間較強的范德華力和機械咬合力，反映在復合材料的)中擊斷面中有木粉纖維

4、縱向截斷，且斷面層次分明。
　　 (3)首次考察了硅烷改性復合材料在紫外線輻照條件下的界面和聚集態(tài)結構特性及抗老化機理。經(jīng)紫外線輻照后，復合材料的界面相及基體連續(xù)相發(fā)生交聯(lián)和斷鏈，影響了不同硅烷改性界面相的分子間作用力，聚合物鏈段運動能力及復合材料的力學性能得到相應改變；KH-550、TF3、TF17改性復合材料界面相的固態(tài)無定形區(qū)域形成新結晶。
　　 (4)研究了硅烷改性木塑復合材料界面結構對水汽傳輸特性的影響。研究表

5、明，硅烷改性木粉與基體的界面結合較好，界面層間隙小，材料吸水率低。紫外線輻照后復合材料吸水總量因木粉纖維上光降解產(chǎn)生的羥基數(shù)量增加而升高；界面層與木粉內(nèi)產(chǎn)生的多通道孔隙增加了其浸漬初始階段的吸水速率。
　　 (5)研究了硅烷協(xié)同增強復合材料的阻燃特性及機制。硅烷可以協(xié)同增強PVDF基木塑復合材料的阻燃性能，材料的燃燒熱分解產(chǎn)物H2O、CO2等形成氣相阻隔屏障，阻礙氧氣和熱量的滲透；A-151、TF3和TF17協(xié)效催化木粉纖維在燃