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ABS基木塑复合材料的研究

作　者: 涂婷
导　师: 陈福林
学　校: 广东工业大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 木塑复合材料丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物 C9石油树脂熔融接枝马来酸酐腰果壳油改性木粉
分类号: TQ325.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

木塑复合材料(WPC)兼备了木材和热塑性塑料的优良性能,具有成型加工容易、吸水性小、尺寸稳定性好、耐候性优异、使用和维修简便等优点,有关WPC的研究有利于环保和木质材料废弃物的再资源化。以往人们对WPC的研究主要采用聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)为基体,对丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)基WPC的研究鲜见报道。ABS具有良好的刚性、低蠕变性、优异的尺寸稳定性和抗冲击性能,但在WPC有限的加工温度范围内,ABS熔体的加工流动性较差。开发研究ABS基WPC,改善其加工流动性,可以拓宽WPC的加工应用领域,对WPC的高性能化的研究具有重要意义。本论文采用熔融接枝法制备了马来酸酐(MAH)接枝C9石油树脂(C9-g-MAH)。研究了引发剂过氧化二异丙苯(DCP)、马来酸酐(MAH)、不同第三单体及其用量对C9-g-MAH的接枝率的影响,探讨了C9-g-MAH以及几种具有增容、分散、提高流动性等作用的加工助剂对WPC力学性能与加工性能的影响；并研究了木粉经硅烷偶联剂改性处理后WPC的物理机械性能及加工流动性能的变化。利用红外光谱仪(FT-IR)、扫描电镜(SEM)等现代分析测试技术,分析和表征了C9-g-MAH和WPC的结构与性能的相互关系。研究结果表明：(1)引入适量的三烯丙基异三聚氰酸酯(TAIC)或腰果壳油(CNSL)作为熔融接枝反应的第三单体,能有效提高C9-g-MAH的接枝率,而采用CNSL比采用TAIC的效果更明显；C9-g-MAH的接枝率随着MAH和DCP用量的增加,C9-g-MAH的接枝率出现极大值；当DCP、MAH、CNSL的用量分别为0.2份(质量份,下同)、3.0份、4.0份(相对于C9石油树脂)时,C9-g-MAH的接枝率达到最大值4.37%；(2)通过研究不同接枝率的C9-g-MAH对WPC性能的影响发现,与未加入C9-g-MAH相比,加入适量的C9-g-MAH, WPC的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度和加工流变性能都有不同程度的提高,其中提高幅度与C9-g-MAH的接枝率有较好的对应关系。WPC拉伸断面的SEM分析表明,加入C9-g-MAH后,WPC的界面相容性得到了明显改善；(3)几种具有某些极性基团和有机长链的树脂,在WPC中具有增容、分散、提高流动性等作用,能够提高WPC的拉伸强度、冲击强度、弯曲强度和加工流动性。其中,添加3.0份二甲苯甲醛树脂酯化后的大分子酯类混合物(RX-80)时,WPC的拉伸强度与弯曲强度均达到最大值；添加3.0份的丙烯酸酯类共聚物(ACR)使WPC的冲击性能最好；分别添加3.0份CNSL与钙皂和饱和脂肪酸酰胺混合物(WB-16)使WPC熔体的加工流动性明显改善；(4)木粉经适量的硅烷偶联剂KH-550与KH-560改性后,WPC的物理机械性能和加工性能均得到一定改善,但改善效果不如直接添加上述加工助剂的改性效果明显。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-10
CONTENTS  10-13
第一章绪论  13-30
  1.1 引言  13-14
  1.2 WPC原料及生产工艺  14-19
    1.2.1 聚乙烯(PE)  14-15
    1.2.2 聚丙烯(PP)  15-16
    1.2.3 聚氯乙烯(PVC)  16-17
    1.2.4 聚苯乙烯(PS)  17
    1.2.5 丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)  17-18
    1.2.6 木质材料  18-19
  1.3 国内外WPC的发展历史及研究现状  19-21
    1.3.1 国外WPC的发展历史及研究现状  19-20
    1.3.2 国内WPC的发展历史及趋势  20-21
  1.4 WPC界面改性技术  21-27
    1.4.1 木粉表面预处理  21-23
    1.4.2 MAH接枝改性聚合物  23-26
    1.4.3 其他相容剂与分散剂  26-27
  1.5 本论文的研究目的、意义、主要研究内容和创新点  27-30
    1.5.1 本论文的研究目的和意义  27-28
    1.5.2 主要研究内容  28
    1.5.3 创新点  28-30
第二章实验部分  30-34
  2.1 主要原料及试剂  30
  2.2 主要仪器和设备  30-31
  2.3 试样制备  31
    2.3.1 C_9-g-MAH的制备及提纯  31
    2.3.2 WPC的制备  31
  2.4 性能测试  31-34
    2.4.1 红外光谱(FT-IR)测定  32
    2.4.2 滴定法测接枝率  32
    2.4.3 性能测试  32-33
    2.4.4 扫描电镜(SEM)分析  33-34
第三章结果与讨论  34-58
  3.1 MAH接枝C_9石油树脂影响因素的研究  34-40
    3.1.1 C_9-g-MAH红外光谱分析  34-35
    3.1.2 第三单体种类及用量对接枝物(C_9-g-MAH)接枝率的影响  35-37
    3.1.3 单体MAH含量对接枝物(C_9-g-MAH)接枝率的影响  37-38
    3.1.4 引发剂DCP用量对接枝物(C_9-g-MAH)接枝率的影响  38-40
  3.2 C_9-g-MAH对WPC性能的影响  40-46
    3.2.1 C_9-g-MAH对WPC物理机械性能的影响  40-42
    3.2.2 C_9-g-MAH对WPC流变性能的影响  42-44
    3.2.3 WPC的SEM分析  44-46
  3.3 不同加工助剂对WPC性能的影响  46-52
    3.3.1 不同加工助剂对WPC物理机械性能的影响  46-48
    3.3.2 不同加工助剂对WPC流变性能的研究  48-50
    3.3.3 添加不同加工助剂的WPC的SEM分析  50-52
  3.4 硅烷偶联剂预处理木粉对WPC性能的影响  52-58
    3.4.1 硅烷偶联剂预处理木粉对WPC物理机械性能的影响  52-54
    3.4.2 硅烷偶联剂预处理木粉对WPC流变性能的影响  54-56
    3.4.3 硅烷偶联剂预处理木粉对WPC维卡软化温度的影响  56-58
结论  58-60
参考文献  60-67
硕士学位期间发表的论文  67-69
致谢  69

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