木塑復合材料界面改性工藝及性能研究.pdf

1、本文從改善木塑復合材料(WPC)的界面相容性出發(fā),通過改變傳統(tǒng)的界面改性方法及工藝,采用熱壓成型、擠出成型和注射成型的方法制備一系列WPCs,目的在于探索一種改善WPC界面相容性的新技術和新工藝,從而制備一種綜合性能優(yōu)異的WPC。
　　 研究內容主要可分為以下三個部分:(1)采用二輥開煉及熱模壓成型的方法,以馬來酸酐(MAH)和（或）過氧化二異丙苯(DCP)復合處理木粉填充HDPE或直接以MAH接枝PE(MAPE)作為相容劑制備

2、了一系列HDPE基WPCs,考察了不同界面改性方法對WPC力學性能、動態(tài)熱機械性能及加工性能的影響,并采用掃描電子顯微鏡(SEM)分析探討了其作用機理。結果顯示:采用MAH和DCP共同處理木粉后填充HDPE制備Wood/HDPE（其中wood質量分數60％,HDPE質量分數40％,MAH占木粉的質量分數為1.5％,DCP占木粉的質量分數為0.5％）復合材料的方法在基本不影響材料加工性能的同時能夠大幅提高材料的綜合力學性能,尤其是沖擊強度

3、可以達到傳統(tǒng)MAPE改性Wood/HDPE（MAPE質量分數為木粉的Swt％％）復合材料的1.5倍以上,但是當DCP相對HDPE質量分數大于0.3wt％時其作用效果趨于平緩。研究結果表明復合材料性能提高的機制主要有DCP引發(fā)MAH接枝HDPE改善復合材料界面和DCP引發(fā)HDPE交聯提高基體強度兩種。(2)考慮到以熱模壓成型的方法制備木塑復合材料成型周期長、生產效率低,不適宜WPC的規(guī)?；a和市場化推廣。該部分即采用混煉擠出和注射成型的

4、方法制備了一系列Wood/LDPE復合材料,系統(tǒng)考查了界面改性方法、MAH和DCP用量、木粉含量等因素對復合材料力學性能、熱力學性能及加工性能的影響,并從多方面分析了其作用機理。結果顯示,無論采用何種界面改性方法,復合材料拉伸強度、彎曲強度、儲能模量均隨木粉含量的增加而提高,而沖擊強度和損耗因子則隨木粉含量的增加而下降。木粉質量分數為40wt％時,當MAH質量分數為木粉的0.5wt％,DCP質量分數為LDPE的0.3～0.5wt％時,復

5、合材料表現出最優(yōu)的綜合性能。但隨MAH與DCP的加入,復合材料儲能模量下降。研究結果還表明與先制備MAH接枝LDPE再制備LDPE基木塑復合材料相比,直接采用MAH與DCP復合處理木粉后制備LDPE木塑復合材料（木粉質量分數40wt％,MAH質量分數為木粉的1.5wt％,DCP質量分數為LDPE的0.5wt％）,具有更優(yōu)異的綜合性能,其拉伸和彎曲強度提高了10％左右,沖擊強度提高達40％。其加工性能也得到極大改善,平衡扭矩僅約為前者的1

6、/3,SEM分析表明,前者所制備復合材料中木粉存在明顯的團聚現象。(3)為進一步提高木塑復合材料的綜合性能,在前述界面工藝的基礎上,采用擠出成型和注塑成型的工藝方法,制備了一系列以玻璃纖維、碳酸鈣或滑石粉增強的WPC,考察了玻璃纖維粒徑和含量對WPC力學性能、加工性能、動態(tài)熱機械性能的影響,同時分析了不同填料對WPC綜合性能的影響。結果顯示:對于聚乙烯基WPC,剛性粒子的加入能夠顯著提高復合材料的沖擊韌性和加工性能,但WPC的強度則出現