亞麻屑-高密度聚乙烯復(fù)合材料的擠出和老化性能研究.pdf

1、本研究利用亞麻屑和高密度聚乙烯擠出亞麻屑/HDPE復(fù)合材料，應(yīng)用單雙螺桿擠出機(jī)的兩步法工藝、采用單因素實(shí)驗(yàn)確定最佳工藝和最優(yōu)配方，制備出亞麻屑/HDPE木塑復(fù)合地板，通過SUNTEST XXL氙燈老化儀對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行紫外加速老化，測(cè)試氙燈老化前后彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、密度、接觸角變化、吸水厚度膨脹率和表面顏色等物理力學(xué)性能;利用掃描電子顯微鏡、傅里葉變換紅外光譜技術(shù)分析復(fù)合材料老化前后的微觀結(jié)構(gòu)形貌和極性基團(tuán)變化，從微觀角度說明

2、復(fù)合材料的物理力學(xué)性能變化規(guī)律，完善復(fù)合材料的擠出工藝。以該配方和工藝條件為依據(jù)，利用BHMS木塑擠出機(jī)的一步法工藝，擠出亞麻屑/HDPE復(fù)合地板，將其放置于室外，測(cè)試自然老化前后物理力學(xué)性能，并對(duì)加速老化和自然老化的分析結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，分析其規(guī)律。主要進(jìn)行的研究工作如下:
　　1、通過單因素實(shí)驗(yàn)，測(cè)試不同亞麻屑含量復(fù)合材料的力學(xué)性能。隨著亞麻屑質(zhì)量含量的增加，復(fù)合材料力學(xué)性能呈現(xiàn)先增強(qiáng)后減弱的趨勢(shì)，亞麻屑含量為60％的復(fù)合材料力學(xué)

3、性能最好，確定出最佳工藝參數(shù)和配方。
　　2、通過兩步法工藝，添加抗老化劑UV531和顏料鐵紅擠出亞麻屑/HDPE木塑復(fù)合材料。紫外線吸收劑UV531是一種性能卓越的高效防老化助劑，對(duì)聚合物有最大的保護(hù)作用，并有助于減少顏色變化，同時(shí)阻滯材料物理力學(xué)性能損失。當(dāng)亞麻屑含量為60％、添加劑為UV531時(shí)，復(fù)合材料的物理力學(xué)性能較好;隨著老化時(shí)間的增加，木塑復(fù)合材料的顏色變白、變淺，老化導(dǎo)致木塑復(fù)合材料力學(xué)性能降低;抗老化劑UV531

4、和顏料鐵紅對(duì)木塑復(fù)合材料均有一定的抗老化作用。
　　3、根據(jù)初步配方試驗(yàn)和分析，進(jìn)一步完善擠出的工藝參數(shù)和配方，采用一步法工藝，擠出截面為空心圓孔型的木塑復(fù)合地板，并將擠出的復(fù)合地板放置于室外進(jìn)行自然老化。通過對(duì)一年的老化結(jié)果分析得出:當(dāng)亞麻屑含量為70％、添加劑為UV531時(shí)，老化后彎曲破壞載荷為33.00MPa，老化前后降幅最小，為0.75％，復(fù)合材料的抗彎曲破壞載荷能力較好;當(dāng)亞麻屑含量為65％、添加劑為UV531時(shí)，復(fù)合材

5、料的落球沖擊直徑增幅最小，為1.3％，此時(shí)復(fù)合地板抗沖擊能力較好。
　　4、對(duì)比相同配方不同截面的兩種復(fù)合材料自然老化和氙燈老化力學(xué)性能，可以看出，自然老化一年與加速老化1000h，復(fù)合材料顏色變化程度相近，但是自然老化受到季節(jié)、天氣與各種不確定因素影響較大，不易控制;對(duì)于彎曲性能來說，自然老化后，亞麻屑含量為60％、添加劑為UV531的復(fù)合地板彎曲破壞載荷上升了2.4％，而氙燈老化后，亞麻屑含量為60％、添加UV531復(fù)合材料彎

6、曲強(qiáng)度下降了19.09％，兩者降幅差距較大，氙燈老化1000h對(duì)復(fù)合材料的老化效果大于自然老化一年;自然老化中，復(fù)合地板的常溫落球沖擊老化前后浮動(dòng)幅度為7.4％;而氙燈老化中，復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度浮動(dòng)幅度為54.9％。可以看出，氙燈老化1000h對(duì)復(fù)合材料沖擊性能的老化效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自然老化一年的效果。
　　5.觀察60％亞麻屑復(fù)合材料不同填料的老化后表面SEM照片，可以清晰看出，未添加抗老化劑的表面老化后有明顯的裂紋和缺陷，添加UV5

7、31和鐵紅的表面相對(duì)平整，裂紋和缺陷的嚴(yán)重程度輕很多，細(xì)小而淺顯，說明UV531和鐵紅有很好的抗老化效果。觀察老化后填料不同的復(fù)合材料內(nèi)部形貌，分別添加UV531和鐵紅的復(fù)合材料比未添加的相容性要好，部分HDPE已經(jīng)填充到亞麻纖維管孔中，充分的結(jié)合使其力學(xué)性能獲得顯著提高。
　　6.紅外光譜圖在1740 cm-1處吸收峰為羰基C=O吸收峰，添加UV531和鐵紅后C=O吸收峰增強(qiáng)，表明材料表面的C=O結(jié)構(gòu)增加;在1057 cm-1處