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摘 要

本文采用两步法制备试样，先通过同向双螺杆挤出机进行造粒，然后进行压片制样，研究了木粉粒径和相容剂的种类和用量对聚丙烯木塑复合材料力学性能的影响，从而为木塑复合材料的合成寻找更好的配方。实验结果表明：当木粉粒径为80目时，木塑复合材料的抗弯强度、抗拉强度、抗冲击强度比较好；在马来酸酐接枝聚丙烯（MAH -g- PP）、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体（MAH -g- POE）和马来酸酐乙烯-醋酸乙烯酯（MAH -g- EVA）3种不同相容剂中马来酸酐接枝聚丙烯的效果最好；且当MAH -g- PP含量为木粉的15%时，在150r/min，190℃条件下，木塑复合材料的拉伸性能，弯曲性能，冲击性能都达到极大值，分别为35.13MPa、73.43MPa、2.34kJ/m²。

关键词：木塑 相容剂 力学性能

Abstract

In this paper, we study the wood powder particle size and compatible with the effects of type and amount of agent on the mechanical properties of polypropylene wood plastic composite materials, so as to wood plastic composite materials synthesis in search of a better formulation. The experimental results show that when the wood powder particle size is 80 mesh, wood plastic composite bending strength, tensile strength, impact strength is better; In maleic anhydride grafted polypropylene (MAH-g-PP) and maleic anhydride grafted polyolefin elastomer (MAH-g-POE) and maleic anhydride ethylene/vinyl acetate (MAH-g-EVA) 3 different compatilizer of maleic anhydride grafted polypropylene best; And when MAH g - PP content of wood powder 15%, at 150 r/min, under the condition of 190 ℃, the tensile properties of the wood plastic composite, bending properties, impact performance reaches the maximum, 35.13 MPa, 73.43 MPa and 2.34 kJ/m².

Key Words: Wood flour; Compatilizer; Mechanical propert

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 前言 1

1.1木塑复合材料的定义 1

1.2制备存在的问题 1

1.3国内外木塑复合材料研究现状 2

1.3.1国外木塑复合材料研究现状 2

1.3.2国内木塑复合材料研究现状 3

1.4研究木塑复合材料目的和意义 4

1.5本文研究内容 5

第二章 实验部分 6

2.1 木塑复合材料工艺流程 6

2.2 主要原料 6

2.2.1木粉 6

2.2.2聚丙烯树脂 8

2.2.3马来酸酐接枝物 8

2.3 实验仪器和设备 9

2.4 聚丙烯木塑复合材料制备 10

2.5 力学性能测试 10

第三章 结果与讨论 12

3.1木粉粒径对聚丙烯木塑复合材料力学性能的影响 12

3.1.1原料的准备 12

3.1.2结果与讨论 12

3.2 相容剂种类和用量对木粉/聚丙烯复合材料力学性能影响 14

第四章 结论 17

参考文献 18

致谢 20

第一章 前 言

1.1木塑复合材料的定义

木塑复合材料是一种新兴的环境友好型的材料，主要由聚烯烃类热塑性树脂（如PVC、PE/HDPE、PP、ABS等）和植物纤维（木粉，秸秆等）两者经过加工制得的复合材料。它有助于减少塑料废弃物和农业废弃物焚烧带来的环境污染，并且兼容了木材的可塑性和塑料的可回收性的特点，是一种新型的绿色环保复合材料产品。这种复合材料的优势体现在稳定性好，成形性方便，弯曲性能和冲击性能都较好 ^[1]。

1.2制备存在的问题

要想获得力学性能优异的木塑复合材料，就需要集中解决以下问题:

1、聚烯烃热塑性塑脂与植物纤维基体界面间相容性差；

2、植物纤维在树脂基体中分散性差；

3、植物纤维与树脂成型过程中易降解。

而针对这些问题关键就是增加木塑两相相容性。一般有两种方法，物理方法主要有热处理方法（最常见）、放电处理和放射处理，特点就是操作简单，缺点就是效果不显著，反应过程中可能会刺激到活性的化学基团，从而将木塑材料的结构和表面性能改变。化学方法主要有偶联剂处理（最常见）、碱处理方法、表面接枝法、降低表面张力、长支化法，特点就是用剂量少，效果好^[2-3]。常用的就是偶联剂法，因为偶联剂一般都具有两个以上的官能团，其中一个与纤维素的羟基反应，另一个能与聚合物基体发生反应。在这些反应过程中，木粉与树脂基体通过偶联剂作为界面结合剂能很好的结合，使木粉和树脂的界面相容性大大提高。偶联剂的处理主要为以下两种：

（1）低分子偶联剂^[4]

低分子偶联剂主要是钛酸酯偶联剂，硅烷偶联剂等^[5]。硅烷偶联剂是最主要的，因为它不仅能够改善材料的耐高热性、耐韧性和耐水性等性能，更可以大幅提高聚合物的力学性能。因此，硅烷偶联剂在目前聚合物填充改性中已经成为不可缺少的一种助剂。

（2）高分子偶联剂^[6]

高分子偶联剂主要有马来酸酐接枝聚乙烯（MAH-g-PE），马来酸酐接枝聚丙烯（MAH-g-PP)。

1.3国内外木塑复合材料研究现状

1.3.1国外木塑复合材料研究现状

自从1907年Leoh-Bend博士利用热固性酚醛树脂与木粉材料复合制成木塑复合材料之后的几十年中人们一直使用热固性塑料制造木塑复合材料，它在木塑复合材料中有黏结植物材料的作用。从20世纪80年代起，日本、印度和欧美等国家开始对塑料填充改性技术进行研究，也发展相对最为迅速^[7,8]。

Fing Daan^[9]等人用马来酸酐接枝聚丙稀作为相容剂,改良对聚丙烯和麻纤维的界面。实验发现用MAH -g- PP处理过后，该复合材料的拉伸强度和冲击强度都较之前有较大提升。

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