聚乙烯木塑复合材料的偶联剂表面涂覆处理及其胶接性能

摘要

对木粉/聚乙烯复合材料进行偶联剂表面涂覆处理以提高木塑复合材料的胶接强度，利用接触角、SEM、ATR-FTIR、XPS和胶接强度测试对材料表面性能变化进行分析，进而研究偶联剂处理后的木塑复合材料在水浸、加热及自然老化环境下其表面性质的变化及聚乙烯木塑复合材料胶接接头的耐久性。
　　偶联剂的处理效果受偶联剂的浓度、处理温度和时间的影响较大，经实验得出硅烷偶联剂KH-560及KH550涂覆处理聚乙烯木塑复合材的最佳实验条件为:偶联剂浓度为5％、处理温度120℃、处理时间为20min。磷酸酯偶联剂涂覆剂处理聚乙烯木塑复合材料的最佳实验条件为:偶联剂浓度为1％、处理温度120℃、处理时间为20min。且经机械打磨并偶联剂KH560、KH550及磷酸酯偶联剂涂覆处理后，通过偶联剂与复合材料中木质纤维的羟基之间的化学键接，在复合材料的表面引入了环氧基团、氨基及C=C，从而提高了环氧树脂胶黏剂及丙烯酸酯胶黏剂胶接聚乙烯木塑复合材的粘接强度。在长时间的水浸下，表面粗糙度增大，接触角逐步降低，吸水量增加，表面没有新的化学基团生成，但原有C、O元素的化学环境含量会发生改变，KH560处理后的木塑复合材料中木粉的吸水膨胀会改变了材料的表面性质，这造成表面胶接接头强度的降低。在长时间的受热情况下，表面粗糙度先降低而后增加、接触角则先增加而后降低，表面没有新的化学基团生成，但表面各种化学基团含量发生改变，KH560处理后的复合材料的表面性质的变化，使得胶接强度降低。在自然条件下，光照、温度及湿度都会影响胶接接头强度，随着自然老化时间的延长，胶接强度逐步下降。
　　通过不同环境的耐久性结果分析可知，偶联剂涂覆处理的聚乙烯木塑复合材料表面性质受环境影响较大，其中对其影响最大的为水环境。

目录

摘要

1 绪论

1．1 木塑复合材料简介

1．1．1 木塑复合材料

1．1．2 木塑复合材料的组成

1．1．3 木塑复合材料的成型工艺

1．1．4 木塑复合材料的性质和用途

1．1．5 木塑复合材料的连接与表面预处理

1．2 偶联剂的简介

1．2．1 偶联剂

1．2．2 偶联剂的发展历史

1．2．3 偶联剂的分类

1．2．4 偶联剂的结构及作用机理

1．2．5 偶联剂的应用现状

1．3 胶接接头的耐久性

1．3．1 胶接及胶接接头耐久性的定义

1．3．2 胶接接头耐久性的影响因素

1．3．3 胶接接头耐久性的研究进展

1．4 本论文研究目的意义及主要内容

2 实验部分

2．1 实验材料

2．2 实验设备

2．3 实验方法

2．3．1 偶联剂涂覆处理

2．3．2 试样粘接

2．3．3 耐老化实验

2．3．4 性能测试及分析表征

3 偶联剂涂覆处理条件优化

3．1 偶联剂的选择

3．2 偶联剂反应机理

3．3 偶联剂的浓度对复合材料胶接强度的影响

3．3．1 胶接强度测试

3．3．2 接触角测试

3．4 处理温度对复合材料胶接强度的影响

3．4．1 胶接强度测试

3．4．2 接触角测试

3．5 处理时间对复合材料胶接强度的影响

3．5．1 胶接强度测试

3．5．2 接触角测试

3．6 分析讨论

3．7 本章小结

4 偶联剂涂覆处理对木塑复合材料胶接性能的影响

4．1 SEM测试

4．2 接触角测试

4．3 ATR-FTIR分析

4．4 XPS分析

4．4．1 表面元素含量分析

4．4．2 C谱分析

4．4．3 O谱分析

4．4．4 Si谱分析

4．4．5 P谱分析

4．5 胶接胶接强度测试

4．6 胶接接头的破坏类型

4．7 分析讨论

4．8 本章小结

5 水对偶联剂涂覆处理木塑复合材料胶接接头耐久性的影响

5．1 SEM分析

5．2 接触角测试

5．3 ATR-FTIR分析

5．4 XPS分析

5．4．1 表面元素含量分析

5．4．2 C谱分析

5．4．3 O谱分析

5．5 胶接强度测试

5．6 胶接接头的破坏类型

5．7 吸水量测试

5．8 分析讨论

5．9 小结

6 温度对偶联剂涂覆处理木塑复合材料胶接接头耐久性的影响

6．1 SEM分析

6．2 接触角测试

6．3 ATR-FTIR分析

6．4 XPS分析

6．4．1 表面元素含量分析

6．4．2 C谱分析

6．4．3 O谱分析

6．5 胶接强度测试

6．6 胶接接头的破坏类型

6．7 分析讨论

6．8 小结

7 自然老化对偶联剂涂覆处理的木塑复合材料胶接接头耐久性的影响

7．1 自然环境分析

7．2 胶接强度测试

7．3 胶接接头的破坏类型

7．4 分析讨论

7．5 小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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