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高密度聚乙烯基木塑复合材料的研究

作　者: 熊成
导　师: 戚嵘嵘
学　校: 上海交通大学
专　业: 材料学
关键词: 木塑复合材料界面相容性偶联剂相容剂力学性能
分类号: TQ325.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本文采用不同的方法研究和制备了高密度聚乙烯(HDPE)基木塑复合材料,并对其力学性能、热性能、流动性能及形貌形态进行了深入系统的研究。首先,采用偶联剂处理木粉和加相容剂的方法由于极性的木纤维与非极性的基体树脂之间存在着很大的相容性问题,使得复合材料个方面性能不尽如人意,因此我们使用了4种偶联剂来改善复合材料的相容性。研究表明,偶联剂能在一定的程度上改善复合材料的界面相容性,增强材料两相结合力,从而增强材料的力学性能。在4种偶联剂当中,KH560对材料的各项性能改善最有效果。然而,偶联剂对材料相容性的改善有限,因此我们使用了8种相容剂来进一步改善木塑复合材料的相容性。研究表明,相容剂能很好地改善复合材料的相容性,在8种相容剂之中,HDPE-g-MAH对复合材料的拉伸、弯曲性能的改善最有效果,而含有甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)的系列乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(商品品名A800)对复合材料的冲击性能有很大的改善,且各自的性能随相容剂含量的增强而增加。扫描电镜(SEM)结果表明,加入相容剂之后,木粉能够很好的覆盖在聚合物基体表面,使得材料空隙减少。另一方面,复合材料的力学性能随木粉含量的增加有所增加,但是材料的加工性能会变得很差,动态扫描流变研究表明复合材料的粘度随着木粉含量的增加而急剧增加。另外,DSC结果表明,木粉在复合体系中能起到晶核的作用,促进HDPE更好,更规整的结晶,从而使得材料有更好的力学性能。其次,本文还用原位反应挤出法制备出了性能更加优异的木塑复合材料,然后与传统的直接加入相容剂的方法进行了比较,并研究了反应单体含量、引发剂含量及催化剂对复合材料各项力学性能、热性能、吸水性能及形态结构的影响。实验表明,原位反应挤出法在制备木塑复合材料时更有效率,材料各项性能更好。经原位反应增容后,材料的各项力学性能有了非常显著的增加,吸水率进一步降低,SEM结果表明原位增容后材料断面空隙减少,纤维在体系中排列更加紧凑,增强了复合材料的尺寸稳定性。最后,本文还研究了一种具有反应活性的液体增塑剂对复合材料的影响,利用该液体增塑剂的特殊性质,来增加木粉的添加量,在保证复合材料各项力学性能的同时,降低复合材料的成本,改善材料的加工性能,扩大了该材料的使用范围,达到了本课题研究的目的。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章前言  10-30
  1.1 木塑复合材料简介  10-23
    1.1.1 木塑复合材料的原材料  10-17
    1.1.2 木塑复合材料的分类  17-18
    1.1.3 热塑性木塑复合材料的一般加工工艺  18-19
    1.1.4 木塑复合材料的特点  19-20
    1.1.5 木塑复合材料的国内外发展现状  20-22
    1.1.6 木塑复合材料的应用现状  22-23
  1.2 木塑复合材料的发展方向  23-25
    1.2.1 助剂的研究  23-24
    1.2.2 发泡工艺的应用  24
    1.2.3 木塑复合材料功能性的发展  24
    1.2.4 纤维原料来源的扩展  24
    1.2.5 塑料原料的发展  24-25
  1.3 本课题研究的目的与意义  25-26
    1.3.1 木塑复合材料的发展前景与意义  25
    1.3.2 本课题研究的目的  25-26
  1.4 本课题研究的主要内容  26-27
  参考文献  27-30
第二章 HDPE/木粉相容性的研究  30-61
  2.1 引言  30-32
    2.1.1 木粉表面预处理  30-32
    2.1.2 加入相容剂  32
  2.2 实验部分  32-36
    2.2.1 主要原料及试剂  32-33
    2.2.2 主要仪器和设备  33-34
    2.2.3 试样的制备  34-35
    2.2.4 性能测试和表征  35-36
  2.3 结果与讨论  36-56
    2.3.1 复合体系机械性能的研究  36-46
    2.3.2 共混体系形态分析（SEM）  46-49
    2.3.3 复合材料的流变学分析  49-50
    2.3.4 复合材料的热性能  50-56
  2.4 本章小结  56-58
  参考文献  58-61
第三章原位反应挤出制备木塑复合材料  61-84
  3.1 引言  61
  3.2 实验部分  61-64
    3.2.1 主要原料及试剂  61-62
    3.2.2 主要仪器和设备  62
    3.2.3 试样的制备  62-63
    3.2.4 性能测试和表征  63-64
  3.3 结果与讨论  64-80
    3.3.1 复合材料力学性能的研究  64-75
    3.3.2 吸水性能  75-77
    3.3.3 复合材料的形态研究  77-78
    3.3.4 复合材料的TGA 分析  78-80
  3.4 本章小结  80-82
  参考文献  82-84
第四章反应性液体增塑剂体系木塑复合材料的研究  84-98
  4.1 引言  84-85
  4.2 实验部分  85-87
    4.2.1 主要原料及试剂  85
    4.2.2 主要仪器和设备  85-86
    4.2.3 试样的制备  86-87
    4.2.4 性能测试和表征  87
  4.3 结果与讨论  87-96
    4.3.1 复合材料的力学性能  87-96
  4.4 本章小结  96-97
  参考文献  97-98
第五章全文总结  98-100
攻读硕士学位期间论文发表情况  100-101
致谢  101-104

高密度聚乙烯基木塑复合材料的研究

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