竹塑复合材料物理力学性能的改善及防褪色工艺技术的研究

摘要

本文通过模压成型工艺制备竹粉/聚氯乙烯（PVC）复合材料，借助环境扫描电镜（ESEM）、色差分析、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、万能材料试验机以及热重分析仪(TG)等，探讨稳定剂、紫外线吸收剂、增韧剂、无机填料以及退火处理条件对竹粉/PVC复合材料的结构形态、色差、力学性能、吸水性能、热膨胀性的影响。通过配方设计和工艺优化等增强竹粉/PVC复合材料的抗热、光、氧的降解能力。具体研究结果如下：
　　1、竹粉/PVC复合材料物理/力学性能
　　（1）力学性能：基于竹粉/PVC复合材料，热稳定剂甲基硫醇锡（181）的增强效果比二月桂酸二丁基锡（C-101）的好；聚氨酯（PU）的增韧效果比邻苯二甲酸二辛酯（DOP）的好；CaSO4晶须体系与轻质碳酸钙体系的力学性能区别不大。研究结果表明：181/PU/CaSO4（3/3/4）体系与181/PU/CaCO3（3/5/10）体系的综合力学性能较佳。
　　（2）退火处理：通过整体或切片80℃（2h）退火处理，结果表明：181/PU/CaSO4（3/3/4）体系经过退火后的力学性能的保持度比181/PU/CaCO3（3/5/10）体系的好。吸水时间小于40天，复合材料的吸水率小于退火前；吸水时间大于50天，整体退火处理后材料的吸水率与退火前基本一致，切片后的吸水率大于退火前。竹粉/PVC复合材料加入3％的181、3%PU与4%CaSO4晶须，可以有效改善复合材料的热膨胀性能。
　　（3）ESEM与TG分析结果表明：竹粉与PVC之间的相容性较好，当热失重率为10%时，181/PU/CaCO3（3/5/10）体系热分解温度比181/PU/CaSO4（3/3/4）体系高5℃。
　　（4）商品化的竹粉/PVC复合材料经80℃（2h、4h、6h）退火后，结果表明：4h的最大载荷高于退火前，2h与6h的最大载荷均小于退火前。与退火前相比，复合材料2h的吸水率基本不变，4h与6h的吸水率远大于退火前。复合材料的线性膨胀系数，随退火时间的增加而增大，且长度方向>宽度方向>厚度方向。
　　2、竹粉/PVC复合材料紫外加速老化耐褪色性的研究
　　基于前面热膨胀性的分析，采用181/PU/CaSO4（3/3/4）体系作为耐褪色性研究的基体材料，研究加入金红石型钛白粉（TiO2）、抗氧剂三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（168）与紫外线吸收剂2,2,6,6-四甲基-4-哌啶硬脂酸酯（3853），对PVC复合材料的加速老化表面褪色的影响。
　　（1）力学性能分析表明：TiO2/3853（2/0.5）体系竹粉/PVC复合材料弯曲强度的保持度最高， TiO2/168/3853（2/0.25/0.25）体系冲击强度保持度最高， TiO2/168（2/0.5）体系维卡软化点(VST)保持度最高。
　　（2）色差、ESEM与FTIR分析表明：T1U（TiO2/168/3853（2/0.25/0.25）体系）的ΔE最小，紫外加速老化后，材料表面断裂纹增加，加入2%金红石型钛白粉、0.25%抗氧剂168与0.25%UV-3853，减小复合材料分子内部C=O键的数量。

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第一章 绪论

1 .1 引言

1. 2 木塑复合材料热膨胀性的研究现状

1. 3 木塑复合材料耐老化性的研究现状

1. 4 竹粉/PVC复合材料的组成

1. 5 本论文研究目的

1. 6 本论文研究的内容

第二章 竹粉/PVC复合材料物理/力学性能的研究

2.1 实验内容

2.2 结果与讨论

2.3 本章小结

第三章 紫外老化对竹粉/PVC复合材料性能影响

3.2结果与讨论

3.3本章小结

第四章 结论与建议

4.1 结论

4.2 建议

参考文献

致谢