腰果酚縮水甘油醚共聚物的合成及其對木塑復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和性能的影響.pdf

1、木塑復(fù)合材料相較普通木材而言有價格低廉、易成型、耐腐蝕等優(yōu)點，近年來已被廣泛應(yīng)用于家居、板材等領(lǐng)域，但由于高填料填充的復(fù)合體系，在加工、成型、相容劑的選擇上仍然存在較多問題。
　　本文以BPO為引發(fā)劑，通過馬來酸酐(MAH)與腰果酚縮水甘油醚(GPPE)反應(yīng)，制備馬來酸酐-腰果酚縮水甘油醚共聚物(MGPPE)，將其作為高密度聚乙烯基木塑復(fù)合材料(WF/HDPE)的增容劑，并與GPPE和常見增容劑如馬來酸酐化聚乙烯(MPE)、馬來酸

2、酐化C5石油樹脂(MC5)和馬來酸酐接枝聚乙烯丙烯共聚物(MPOE)作為對比。
　　文中用1H NMR間接測定M-GPPE中MAH的轉(zhuǎn)化率，進(jìn)行正交實驗考察各反應(yīng)因素對MAH轉(zhuǎn)化率的影響，得到MAH轉(zhuǎn)化率最高的優(yōu)化反應(yīng)工藝和各反應(yīng)因素對反應(yīng)影響的大小順序。同時通過FT-IR、GPC、和1H NMR證實了GPPE與MAH發(fā)生了接枝共聚反應(yīng)，并推斷其反應(yīng)機(jī)理，得到M-GPPE的可能結(jié)構(gòu)式;通過熱重分析儀證明了GPPE與MAH進(jìn)行接枝共

3、聚反應(yīng)有利于提高其熱穩(wěn)定性。
　　通過制備MGPPE改性WF/HDPE木塑復(fù)合材料，研究不同用量的MGPPE對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，采用紅外分析、接觸角和界面微觀形態(tài)分析測試手段，深入研究木塑復(fù)合材料的界面特性和探討MGPPE對木塑復(fù)合材料的改性機(jī)理。并與常用的相容劑和GPPE的改性效果進(jìn)行對比研究，以評價MGPPE對HDPE基木塑材料的增容效果。結(jié)果表明:WF/HDPE木塑復(fù)合材料中加入MGPPE，其力學(xué)性能、接觸角和界面相容

4、性均得到一定程度提高和改善，改性效果與MPE相當(dāng)，但優(yōu)于MC5，其中WF/HDPE木塑復(fù)合材料中加入4wt％ MGPPE時增容效果最佳，力學(xué)性能提高最大。
　　采用平板流變儀和哈克流變儀對HDPE基木塑復(fù)合材料的粘彈性和加工性能進(jìn)行研究。通過小振幅振蕩實驗研究不同木粉含量和不同相容劑對WPCs界面結(jié)合和流變特性的影響，借助Carreau模型得到木粉用量和相容劑對牛頓指數(shù)和松弛特性影響規(guī)律，從松弛時間反映WPCs體系的多尺度松弛特性

5、和材料結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。結(jié)果表明:MGPPE和HDPE具有一定相容性，加入MGPPE前后WPCs的模量隨應(yīng)變和頻率變化的規(guī)律相似;隨木粉用量提高，Carreau模型n值減小，復(fù)合材料的剪切變稀行為加強(qiáng)，而加入相容劑對n值影響不大。WPCs樣品的松弛時間均高于純HDPE，木粉用量越高，WPCs的松弛時間越長;加入MGPPE或MPE后，相應(yīng)復(fù)合材料的松弛時間均有所縮短。加入MGPPE使復(fù)合材料的應(yīng)力松弛時間延長，試樣長時承載能力有所提高，同時

6、最大扭矩和平衡扭矩均有所降低，有利于提高加工性能。
　　此外通過DSC并結(jié)合XRD，進(jìn)一步研究了WPCs的結(jié)晶行為，并通過Avrami方程，分析了木粉含量、相容劑及木粉網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對HDPE基體的結(jié)晶動力學(xué)參數(shù)及熱力學(xué)參數(shù)的影響，并討論了WPCs體系中影響HDPE結(jié)晶行為和結(jié)晶過程的主要因素。結(jié)果表明:木粉和相容劑的加入沒有改變HDPE的結(jié)晶行為，但在結(jié)晶過程促進(jìn)晶粒細(xì)化;WPCs樣品具有比HDPE更高的Tc和Xc，更低的Tm，說明木

7、粉粒子具有異相成核作用，并對HDPE晶體生長有一定限制作用;添加相容劑后復(fù)合材料的結(jié)晶溫度和結(jié)晶度有所提高，熔點有所降低，當(dāng)木粉用量和MGPPE用量分別為40wt％和6wt％時，復(fù)合材料熔點的降低程度變小，說明在高木粉填充量下，MGPPE能改善PE/木粉兩相界面粘合，促進(jìn)晶體完善。加入相容劑后復(fù)合材料的Avrami指數(shù)n值有所降低，t1/2變長，K值相對較小，說明相容劑通過促進(jìn)木粉分散，加強(qiáng)了木粉異相成核程度。
　　最后研究木粉用

8、量、浸泡溫度和改性劑對復(fù)合材料吸濕特性的影響。從水分輸送動力學(xué)方面，考察WPCs吸水率、水分?jǐn)U散速率和擴(kuò)散系數(shù)的變化情況，從水分輸送熱力學(xué)方面考察WPCs的擴(kuò)散活化能特征，通過研究復(fù)合材料的吸水膨脹變化率，提出徑向吸濕膨脹系數(shù)βr模型，描繪復(fù)合材料的吸水率和尺寸穩(wěn)定性的關(guān)聯(lián)，并定量考察化學(xué)改性效果。結(jié)果表明:WPCs中入MGPPE后，相比同等木粉用量和等溫環(huán)境的WF/HDPE，其水分?jǐn)U散速率、平衡吸水率和擴(kuò)散系數(shù)均有所降低，有助于降低復(fù)