HDPE-木纖維復(fù)合材料力學(xué)性能與界面相容性研究.pdf

1、木塑復(fù)合材料是采用木纖維或者植物纖維與熱塑性塑料復(fù)合，經(jīng)過熱壓、熔融擠出等不同加工方式制成的綠色環(huán)保復(fù)合材料。這種新型材料結(jié)合了塑料和木材的雙重優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于解決能源缺乏和環(huán)境污染具有十分重要的意義。但是作為增強(qiáng)材料的木纖維與聚合物基體極性相差很大，導(dǎo)致二者的界面相容性差，影響了復(fù)合材料的力學(xué)性能，因此如何改善木纖維與塑料基體的相容性是木塑復(fù)合材料研究的關(guān)鍵問題。本課題以木纖維/高密度聚乙烯(HDPE)復(fù)合材料為研究對(duì)象，分別研究了木纖維表

2、面改性處理、HDPE的γ射線輻照、以及自制界面相容劑對(duì)復(fù)合材料界面相容性與力學(xué)性能的影響。
　　利用過氧化物作為引發(fā)劑，加入馬來酸酐偶聯(lián)把聚乙烯蠟接枝到楊木纖維表面上，接枝前后木纖維的紅外光譜和色散自由能的顯著變化證實(shí)了接枝反應(yīng)的發(fā)生，并通過改性前后木纖維的重量變化計(jì)算了反應(yīng)的接枝率;與未改性的木纖維相比，改性后木纖維填充HDPE復(fù)合材料的力學(xué)性能有較大提高，其拉伸、彎曲強(qiáng)度分別提高34.9％和29.2％。研究了HDPE經(jīng)Co60

3、-γ射線輻照后結(jié)構(gòu)的變化，以及HDPE的輻照改性對(duì)木纖維/HDPE復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)γ射線輻照后，HDPE分子被引入了極性基團(tuán)（羰基），增加了HDPE與木纖維的相容性，使復(fù)合材料的拉伸、彎曲、缺口沖擊強(qiáng)度均得到較大幅度提高。掃描電鏡對(duì)復(fù)合材料斷面形態(tài)觀察分析表明，木纖維表面接枝處理和HDPE的γ射線輻照均可以提高木纖維在聚合物基體中的分散性和與HDPE的界面粘結(jié)性。
　　通過γ射線輻照與加入過氧化物兩種引發(fā)方

4、法制備了一系列界面相容劑馬來酸酐接枝高密度聚乙烯(HDPE-g-MAH)，硅烷接枝高密度聚乙烯(HDPE-g-VTMS)和馬來酸酐、硅烷混合接枝高密度聚乙烯（HDPE-g-MAH，VTMS），改善木塑復(fù)合材料界面相容性。結(jié)果表明自制界面相容劑均能大幅度提高木塑復(fù)合材料體系的力學(xué)性能，對(duì)比發(fā)現(xiàn)在γ射線劑量為30kGy輻照HDPE，MAH、VTMS按2∶1復(fù)配，制備的相容劑HDPE-g-MAH，VTMS增容效果最好。
　　利用差示掃描

5、量熱技術(shù)(DSC)研究了HDPE及提純后的界面相容劑的非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。Avrami方程，Ozawa方程和莫志深方法被用來研究聚合物的非等溫結(jié)晶過程。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Avrami方程可以適用于描述聚合物結(jié)晶過程的初始階段，Ozawa方程適合聚合物結(jié)晶的末期，而莫志深方法能很好的描述其結(jié)晶全過程。最后，利用Kissinger方程求得HDPE及自制界面相容劑的結(jié)晶活化能，發(fā)現(xiàn)三種接枝物的的結(jié)晶活化能均比HDPE要低，說明接枝反應(yīng)產(chǎn)生的極性支鏈