秸秆粉/聚乳酸木塑复合材料的制备及改性研究

摘要

近年来，大多数木塑复合材料的塑料基体以石油为来源，这类复合材料不能完全降解，严重污染环境。聚乳酸（PLA）是一种具有良好的机械加工性、生物降解性和相容性的热塑性降解塑料，最终可分解为CO2和水。PLA/秸秆粉木塑复合材料具有生物降解性、无污染、价格低和良好机械性能等。目前这类复合材料在成型工艺、成型配方、界面相容性、增韧性、发泡等方面存在很多不足。因此本文以麦秸秆纤维为填料，聚乳酸为基体，制备秸秆粉/PLA木塑复合材料，针对不足做初步探究，为进一步深入研究提供参考。实验主要通过注塑成型法和模压成型法制备秸秆粉/PLA木塑复合材料及发泡木塑复合材料，探索最佳成型工艺；改变秸秆粉含量，优化木塑复合材料成型配方；研究马来酸酐接枝聚乳酸（PLA-g-MAH）和硅烷偶联剂对木塑复合材料界面相容性影响；比较不同种类增韧剂（弹性体SBS、PE、PBS）对木塑复合材料韧性影响；研究AC发泡剂含量对发泡木塑复合材料性能影响。并通过 SEM、DSC、表观密度、力学性能和吸水率性能等测试方法对秸秆粉/PLA木塑复合材料及发泡木塑复合材料性能进行探究。
　　（1）采用注塑法和模压法制备秸秆粉/PLA木塑复合材料，探索最佳成型工艺。结果表明：注塑成型工艺最佳为，注射温度为178℃，注射压力为50 bar，注射速度为45％；模压成型工艺最佳为，模压时间为11 min，模压温度为187℃，保压时间为4 min。
　　（2）研究秸秆粉含量对秸秆粉/PLA木塑复合材料性能影响。结果表明：当20%秸秆粉时，密度最小且综合力学性能最佳；熔体流动速率随秸秆粉增加逐渐下降，吸水率随秸秆粉含量及浸水时间增加而增大，结晶温度提高，出现双重熔融峰。
　　（3）加入PLA-g-MAH和硅烷偶联剂，改善秸秆粉/PLA木塑复合材料界面相容性。结果表明：当5%PLA-g-MAH，力学性能和相容性最佳，结晶温度提高且耐热性增强；当5%硅烷偶联剂，拉伸强度和弯曲强度提高而冲击强度降低，界面结合能力得到改善，结晶峰强度增大且促进完全结晶，但对熔融温度影响不明显。
　　（4）比较不同种类增韧剂（弹性体 SBS，PE、PBS），对秸秆粉/PLA木塑复合材料韧性影响。结果表明：木塑复合材料韧性得到提高，但 PBS增韧效果最佳且断面形态结构平整光滑。
　　（5）采用模压法制备秸秆粉/PLA发泡木塑复合材料，探索最佳模压成型工艺。结果表明：加热温度178℃，模压压力7 MPa，保压时间25 s。
　　（6）研究AC发泡剂含量对秸秆粉/PLA发泡木塑复合材料性能的影响。结果表明:当AC发泡剂含量为1%，表观密度最小，断面泡孔分布均匀且泡孔较小，力学性能较佳；秸秆粉/PLA发泡木塑复合材料吸水率较未发泡材料大。

目录

1 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 聚乳酸基木塑复合材料

1.3 聚乳酸基发泡木塑复合材料

1.4 课题主要研究内容和技术路线

2 实验部分

2.1 原材料及仪器设备

2.2 实验步骤

2.3 性能表征

3 秸秆粉/PLA木塑复合材料的成型工艺研究

3.1 实验设计

3.2 秸秆粉/PLA木塑复合材料注塑成型工艺及优化

3.3 秸秆粉/PLA木塑复合材料模压成型工艺及优化

3.4 小结

4 秸秆粉含量对秸秆粉/PLA木塑复合材料的性能影响

4.1 实验设计

4.2 秸秆粉含量对秸秆粉/PLA木塑复合材料性能的影响

4.3 小结

5 秸秆粉/PLA木塑复合材料的界面改性和增韧改性研究

5.1 实验设计

5.2 PLA-g-MAH对秸秆粉/PLA木塑复合材料的界面改性研究

5.3 硅烷偶联剂对秸秆粉/PLA木塑复合材料的界面改性研究

5.4 不同种类增韧剂对秸秆粉/PLA木塑复合材料的增韧改性研究

5.5 小结

6 AC发泡剂对秸秆粉/PLA发泡木塑复合材料的性能影响

6.1 秸秆粉/PLA发泡木塑复合材料的成型工艺研究

6.2 AC发泡剂含量对秸秆粉/PLA发泡木塑复合材料性能的影响

6.3 小结

7 结论与展望

7.1 全文结论

7.2 展望

致谢

参考文献

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