醚化改性木粉-聚苯乙烯復(fù)合材料的制備及其染色研究.pdf

1、木塑復(fù)合材料集合了木材與塑料的優(yōu)異性能而在上個(gè)世紀(jì)末得到迅速發(fā)展，已被廣泛用于汽車工業(yè)、建筑業(yè)、航空業(yè)等領(lǐng)域，但其色彩局限性降低了其附加值。如何構(gòu)建彩色木塑材料？這是本論文探索的問題。如果能將木塑復(fù)合材料彩色化，這無疑打開了其應(yīng)用價(jià)值空間。本論文以中國杉木粉為研究對象，首先，經(jīng)乙基化，芐基化和氰乙基化反應(yīng)制得三種醚化改性木粉;然后，將三種醚化改性木粉分別經(jīng)原位聚合法和溶化共混法制備出兩類醚化改性木粉/聚苯乙烯復(fù)合材料;接著，用六種分散染

2、料對上述六種木塑材料進(jìn)行高溫高壓染色，考察木塑材料種類、染料種類、染色條件對染料上染率、染色色光與色差、染色勻染性和木塑材料染色穩(wěn)定性的影響;最后，經(jīng)紅外光譜，掃描電鏡和裂解氣相色譜等分析手段進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，并提出了醚化改性木粉/聚苯乙烯復(fù)合材料的制備及其染色機(jī)理。主要結(jié)論如下:
　　1、醚化改性木粉/聚苯乙烯復(fù)合材料的制備
　　以三氯甲烷為溶劑，反應(yīng)溫度為60℃，木塑比為3∶1，將三種醚化木粉分別與苯乙烯單體在引發(fā)劑過氧化苯

3、甲酰的作用下，通過原位聚合法制備出第一類木塑粉a。在同等條件下，將三種醚化木粉分別與聚苯乙烯泡沫塑料混合，通過溶化共混法制備出第二類木塑粉b。結(jié)果表明，木塑粉a幾乎沒有明顯的塑料顆粒，顆粒均勻分散，界面相容性好;木塑粉b中有白色塑料顆粒出現(xiàn)，界面相容性較差。
　　2、醚化改性木粉/聚苯乙烯復(fù)合材料的染色
　　兩類木塑材料在高溫高壓下均可用分散染料染色，其合適的染色pH值范圍為4.0～5.0。在浴比為100∶1，染液pH為4.

4、5，染料濃度1.0％，分別在100℃或120℃下染色60 min，染色木塑材料的色差及明艷程度均分別與同條件下染色醚化木粉接近，與染色滌綸織物相似，且比染色原木粉明顯明亮艷麗。
　　影響木塑材料染料上染率和耐水洗牢度的因素主要有:木塑材料種類、染料種類、染色溫度和染料濃度。表現(xiàn)為:1）染料上染率隨染色溫度的增大而提高，隨染料濃度的增大而降低。在上述適宜染色條件下，六種染料的上染率均在90％以上。染色溫度對木塑粉a和分散紅152的染

5、色影響較大，木塑粉a最適宜染色溫度為100℃，分散紅152適宜染色溫度為120℃。2）染色溫度越高，染色木塑粉的耐水洗牢度越高;染料濃度越高，水洗掉色率越高，耐水洗牢度越低。當(dāng)染色溫度為120℃，染料濃度為1.0％時(shí)，染色乙基木塑粉b和染色氰乙基木塑粉b的耐水洗牢度比染色芐基木塑粉b的耐水洗牢度要高，分子量大的分散藍(lán)79比其它幾種染料染色的木塑粉b的耐水洗牢度更高。
　　對比木塑粉a和木塑粉b的染色，染色木塑粉a和木塑粉b色彩艷麗

6、，經(jīng)熱壓制片，其中染色木塑片a的色彩均勻性好;而染色木塑片b的染色均勻性較差。對比三種醚化木塑粉的染色，乙基木塑粉和氰乙基木塑粉的染料上染率比芐基木塑粉稍高，而芐基木塑粉的染色色光比乙基木塑粉和氰乙基木塑粉的染色色光更為明艷亮麗。
　　對比不同種類分散染料的染色結(jié)果，染料分子結(jié)構(gòu)和染料分子量影響染色速度、染料上染率和染色耐水洗牢度。表現(xiàn)為:染料分子量越小，水溶性越大，上染速度越快;染料分子量越大，在低溫下染色的木塑粉的耐水洗牢度越

7、低，在高溫下的耐水洗牢度反而越高。分散紅152在木塑材料上染色明顯體現(xiàn)出高溫型染料的染色特點(diǎn)。
　　3、醚化改性木粉/聚苯乙烯復(fù)合材料染色前后的結(jié)構(gòu)表征和分析
　　原位聚合法制備出的木塑粉a的表面比溶化共混法制備出的木塑粉b更為平整光滑，無論哪種方法制備的木塑粉，芐基木塑粉的表面總是比乙基木塑粉和氰乙基木塑粉的表面更加平整光滑;木塑粉a的染色勻染性明顯優(yōu)于木塑粉b，而木塑b的染色穩(wěn)定性優(yōu)于木塑粉a的染色穩(wěn)定性。
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8、、醚化改性木粉/聚苯乙烯復(fù)合材料的制備及其染色機(jī)理
　　木塑粉a的制備機(jī)理包含苯乙烯單體的溶混，苯乙烯單體的聚合，苯乙烯單體聚合物與木纖維壁的交聯(lián)和木塑粉的成型與固化等過程。木塑粉b的制備機(jī)理包含聚苯乙烯泡沫塑料的溶解，聚苯乙烯泡沫塑料溶解物與醚化木粉的混合，聚苯乙烯泡沫塑料溶解物與木纖維壁的交聯(lián)，以及木塑粉的成型與固化等過程。
　　木塑粉染色機(jī)理包含分散染料溶解和分散，分散染料在木塑粉表面或內(nèi)部的吸附，分散染料在木塑粉和染