木塑復合材料增韌性能的研究.pdf

1、在木塑復合材料中，較低的抗沖擊強度是制約其應(yīng)用的一大因素。聚丙烯本身具有較低的抗沖擊強度，當加入木粉以后，復合材料的抗沖擊強度會發(fā)生大幅降低，而且隨著木粉加入量的增加呈現(xiàn)出持續(xù)降低的趨勢。本文以高木粉含量的木粉/聚丙烯復合材料為研究對象，其中木粉含量為60％，首先研究了鋁酸酯對木粉的活化作用，得出鋁酸酯的最佳用量以及處理效果；然后采用乙烯-1-辛烯共聚物彈性體(POE)、納米CaCO<,3>以及木纖維作為增韌改性劑，研究了這三種增韌改性

2、劑對復合材料力學性能的影響，并采用正交試驗，研究它們之間的協(xié)同效應(yīng)。此外，還使用了動態(tài)力學熱分析儀、掃描電子顯微鏡以及流變儀對增韌改性后的復合材料進行研究，以期了解木塑復合材料的增韌機理。研究結(jié)果如下： 1．使用鋁酸酯偶聯(lián)劑處理木粉可以有效地降低木粉/石蠟體系的粘度以及木粉的吸油值，同時能夠增加木粉的活化度，這說明在經(jīng)過鋁酸酯處理以后，木粉具有更好的親油疏水性；研究表明鋁酸酯的最佳用量為 2％。使用X射線光電子能譜(XPS)對鋁

3、酸酯處理的木片進行分析表明，鋁酸酯處理可以使木材表面的羥基和羧基等親水性基團與鋁酸酯中的烷氧基發(fā)生化學反應(yīng)，形成C-O-Al化學鍵，從而改善木材與聚合物基體的相容性。 2．對復合材料進行力學試驗，結(jié)果表明，加入POE可以有效地提高木粉/聚丙烯復合材料的抗沖擊強度，雖然對強度性能會有負面影響，但是加入12％的POE仍舊可以使復合材料的強度性能滿足標準要求，對于各種力學性能，兩步造粒法要明顯優(yōu)于直接造粒法：加入3％的納米CaCO<,

4、3>可以同步提高復合材料的無缺口沖擊強度、拉伸強度、彎曲強度以及彎曲模量，這說明納米CaCO<,3>具有同步增韌增強的作用，然而，增加納米CaCO<,3>的用量對復合材料的力學性能會產(chǎn)生負面的影響；加入6％的木纖維也具有同步增韌增強的作用，但是進一步增加木纖維的加入量會使力學性能降低；正交試驗的結(jié)果表明，POE對復合材料力學性能的影響十分顯著，其次為木纖維，然后是納米CaCO<,3>，其中 POE 的加入量為12％，木纖維和納米CaCO

5、<,3>的加入量分別為6％和3％可以最大程度地提高復合材料的沖擊強度。 3．對復合材料的動態(tài)力學分析試驗表明，加入木粉以后，復合材料的儲存模量E’急劇增加；POE可以降低復合材料的儲存模量E’和β松弛轉(zhuǎn)變溫度；納米CaCO<,3>能夠降低復合材料的β松弛轉(zhuǎn)變峰值；加入木纖維也會出現(xiàn)降低復合材料儲存模量E’和β松弛轉(zhuǎn)變溫度的趨勢。 4．對復合材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和沖擊斷面進行掃描電鏡分析，可以發(fā)現(xiàn)加入POE以后能夠促進木粉在基

6、體中的分散，而且在受外力沖擊時能夠產(chǎn)生“縮頸”現(xiàn)象；加入納米CaCO<,3>能夠在基體上產(chǎn)生銀紋效應(yīng)，并且在受外力沖擊時會產(chǎn)生應(yīng)力發(fā)白現(xiàn)象；加入木纖維有助于應(yīng)力在復合材料內(nèi)部的傳遞，但是發(fā)現(xiàn)有“拉出”現(xiàn)象。 5．使用轉(zhuǎn)矩流變儀和毛細管流變儀測量復合材料的流變性能，結(jié)果表明，加入POE可以使復合材料的轉(zhuǎn)矩降低，加入納米CaCO<,3>有助于降低復合材料的平衡轉(zhuǎn)矩，而木纖維會使復合材料的轉(zhuǎn)矩增加；從毛細管流變試驗中可以發(fā)現(xiàn)logη<