聚丙烯/木粉发泡复合材料的制备与性能研究

摘要

木塑复合发泡材料是在木塑复合材料的基础上添加发泡剂进行发泡，得到密度更低、表面效果更好、成本更低的发泡制品。通用塑料中，聚丙烯(PP)密度最低、力学性能优异，但是PP基木塑发泡材料的研究很少，主要是由于PP为结晶型塑料，熔体强度较低，发泡温度范围很窄，加工工艺控制比较困难等因素造成的。 本文对木粉填充PP发泡复合材料的制备和性能进行了探索研究。通过在PP基体中填充80目的木粉，分别采用钛酸酯偶联剂和MAH-g-PP相容剂作为改善木粉与PP之间界面相容性的添加剂，选用工业中常用的化学发泡剂偶氮二甲酰胺(AC)作为本实验用发泡剂，助发泡剂选用纳米氧化锌，利用化学交联剂过氧化二异丙苯(DCP)提高PP的交联程度。木粉、PP和各种添加剂在双辊开炼机上充分共混均匀，严格控制混合温度和时间，然后在平板硫化机上先后进行交联发泡成型，保持温度在175℃，然后升温至190℃，维持压力为10MPa，30min后冷压，将所得样品室温下放置24h后进行裁样，然后进行各种测试和断面形貌观测分析。 本文主要讨论了木粉、改性剂、发泡剂和助交联剂等对发泡和未发泡复合材料的力学性能、密度以及吸水率的影响，并采用扫描电镜对复合材料断面形貌进行观察。得出的主要结论如下：(1)填充木粉后使得聚丙烯复合材料的拉伸性能、冲击性能和密度都降低，吸水率升高。随着木粉含量从10份增加到50份，发泡复合材料的拉伸性能和冲击性能逐渐降低，密度也在缓慢降低，同时吸水率却在升高；与未发泡复合材料相比，发泡后复合材料比拉伸强度降低，比冲击强度提高，密度降低，吸水率升高；木粉添加30份时，发泡复合材料比拉伸强度降低30％，比冲击强度提高20％以上，密度降低25％。(2)偶联剂钛酸酯和MAH-g-PP相容剂都可以改善木粉与PP之间的界面相容性，改善效果并不与添加量呈比例，而是都有一个最佳值；随着改性剂含量的逐渐增加，复合材料拉伸性能和冲击性能都升高，直至最后增加趋势变缓，而密度和吸水率是先降低后升高。(3)木塑复合材料发泡后，拉伸性能降低，冲击性能适当提高，密度降低，吸水率增加。随着发泡剂AC含量的增加，发泡复合材料的比拉伸强度和比冲击强度都增加，密度始终降低，吸水率一直增加，发泡剂AC最佳用量为1.5份。(4)交联剂和助交联剂的配比和加入量存在一个最佳值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1前言

1.2木塑复合发泡材料概述

1.2.1木塑复合发泡材料原料来源

1.2.2木塑复合发泡材料的性能

1.2.3木塑复合发泡材料的应用

1.3国内外研究现状

1.3.1发泡用聚丙烯的选择与处理

1.3.2木粉改性及其对发泡材料的影响

1.3.3发泡剂和加工助剂的选择

1.3.4加工设备和工艺参数的影响

1.3.5木塑发泡材料前景展望

1.4本课题的研究意义及内容

1.4.1本课题的提出及意义

1.4.2本课题的研究内容和目的

1.4.3本课题的创新点

第二章实验部分

2.1实验原料

2.2实验设备与仪器

2.3实验方法与工艺

2.3.1实验工艺流程图

2.3.2样品制备影响因素

2.4样品性能测试及表征

2.4.1样品测试标准

2.4.2样品表观分析

第三章结果与讨论

3.1木粉含量对复合材料性能的影响

3.1.1木粉含量对复合材料拉伸性能和冲击性能影响分析

3.1.2木粉含量对复合材料密度和吸水率影响分析

3.1.3木粉含量影响的复合材料SEM分析

3.1.4本节小结

3.2改性剂对复合材料性能的影响

3.2.1钛酸酯偶联剂对复合材料性能的影响

3.2.2 MAH-g-PP相容剂对复合材料性能的影响

3.2.3相容剂对复合材料的SEM分析

3.2.4本节小结

3.3发泡剂对复合材料性能的影响

3.3.1发泡剂含量对复合材料拉伸性能和冲击性能的影响

3.3.2发泡剂含量对复合材料密度和吸水率的影响

3.3.3复合材料SEM分析

3.3.4本节小结

3.4助交联剂对木塑复合发泡材料性能的影响

3.4.1助交联剂对木塑复合发泡材料力学性能的影响

3.4.2助交联剂对木塑复合发泡材料密度的影响

3.4.3本节小结

3.5木塑发泡复合材料成型机理探讨

3.5.1气泡核的形成

3.5.2气泡的增长

3.5.3气泡的稳定

3.5.4保持泡孔的方法

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢