摘 要

木塑复合材料是由天然纤维与热塑性塑料复合而成的一种新型材料，天然纤维经济、环保，木塑制品性能优异，因此研究和发展木塑复合材料受到材料行业的广泛关注。

本文以HDPE、MAH、双2,5为引发剂采用一种新方法制备MAHDPE，并测定其接枝率、熔融指数，研究螺杆转速对MAHDPE的影响。结果发现，随着螺杆转速的提高，MAHDPE的接枝率呈现下降趋势，转速为200rpm时接枝率最佳，达到0.733%；熔融指数则呈现出与接枝率相反的趋势，随螺杆转速提高而增大。同时将HDPE、木粉按4:6的比例与MAHDPE及适量液体石蜡制备HDPE基木塑复合材料，通过力学性能测试及DSC分析、FTIR测试、SEM观测，研究接枝率和交联程度对复合材料力学性能的影响。结果表明，MAHDPE改性复合材料时，接枝物的交联副反应对复合材料的改性效果具有重要影响。并且在添加4# MAHDPE条件下（转速为800rpm），当其含量为15%时复合材料综合性能最佳，拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度分别为41.21MPa、40.38 MPa、2400 MPa和1.62kJ·m^-2。

关键词：高密度聚乙烯 木粉 马来酸酐接枝高密度聚乙烯 力学性能

Effect of maleic anhydride-grafted product of HDPE

wood plastic composites

Abstract

WPC is a new material made of natural fiber and thermoplastic composite. Natural fibers is economy and environmental-friendly materials, Wood products have excellent performance, Therefore, the research and development of wood-plastic composites material industry attracted widespread attention.

In this paper, Using a new method for preparing MAHDPE by HDPE, MAH, double 2,5 as an initiator, and determining the grafting rate, melt index to study effects of the screw speed of MAHDPE. It was found that with the increase of screw speed, MAHDPE grafting rates show a downward trend, the grafting rate is the best at 200rpm, reaching 0.733%; melt index is showing an opposite trend with grafting rates, with the screw speed increases, melt index increases. At the same time, The HDPE, wood flour ratio of 4:6 with MAHDPE and the amount of liquid paraffin for preparing HDPE-based WPC, studying on effects of grafting rate and degree of crosslinking on the mechanical properties of the composites, by mechanical property testing and DSC analysis, FTIR test, SEM observation. The results show, MAHDPE modified composite material, the crosslinking side of reaction grafts have an important impact on the modification effect of composites. In addition 4# MAHDPE conditions (speed of 800 rpm), when the content is 15%, overall performance of composite materials is the best, tensile strength, flexural strength, flexural modulus and notched impact strength were 41.21MPa, 40.38 MPa, 2400 MPa and 1.62kJ • m^-2.

Key Words: HDPE; Wood flour; MAHDPE; Mechanical properties

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2木塑复合材料概述 1

1.3原料 2

1.3.1天然纤维 2

1.3.2聚合物基体 4

1.4生产工艺 6

1.4.1挤出成型工艺 6

1.4.2热压成型工艺 6

1.4.3挤压成型工艺 7

1.5界面改性 7

1.5.1对纤维材料表面进行改性 7

1.5.2对基体树脂表面进行改性 8

1.5.3添加偶联剂（相容剂） 9

1.6本课题的研究意义及内容 11

第二章 实验部分 12

2.1实验材料与设备 12

2.1.1实验材料 12

2.1.2实验设备 12

2.2 MAHDPE的制备及接枝率的测定 12

2.2.1 MAHDPE的制备 12

2.2.2接枝率的测定 13

2.3 HDPE基木塑复合材料制备 14

2.3.1试样制备 14

2.3.2试样制备流程 14

2.4性能测试及表征方法 15

2.4.1力学性能测试 15

2.4.2差示扫描量热（DSC）分析 15

2.4.3傅立叶变换红外光谱(FTIR)测试 15

2.4.4扫描电镜（SEM）观测 15

第三章 结果与讨论 16

3.1螺杆转速对MAHDPE的影响 16

3.1.1红外光谱分析 16

3.2接枝率和交联程度对复合材料力学性能的影响 17

3.2.1复合材料DSC分析 19

3.2.2复合材料FTIR分析 20

3.2.3复合材料SEM分析 21

第四章 结论 22

参考文献 23

致 谢 27

第一章 绪论

1.1引言

由于经济与环保的优点，木塑复合材料作为资源可持续发展和环境友好型新材料快速发展^[1-4]。木塑复合材料（Wood plastic composites, WPC）是将木粉、竹粉、亚麻纤维、黄麻纤维等生物质材料，以纤维、粉末状态作为填料或增强剂添加到聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）和丙烯腈—丁二烯—苯乙烯三元共聚物（ABS）等塑料基体中，通过挤出、热压、挤压、注射成型等方法制备的新型材料^[5]。WPC含有木材和塑料两种材料，因此木塑制品具有这两种材料一系列优良性能^[6]：1.防虫、耐腐蚀、耐老化，吸水性小，使用周期长；2.与木材外观相似，但不易变形，无裂痕、空洞、木材疤痕，可像木材一样进行锯、铣、刨；3.具有塑料的加工特性，硬度高，可多次回收使用，减少环境污染。木塑复合材料被广泛应用，其中包括甲板、码头、窗口框架和汽车内饰组件等^[7]。

一方面，我国木材资源贫乏，森林面积为2.08亿公顷，森林覆盖率为21.63%，人均面积约0.148公顷，与世界人均水平相比，人均森林面积仅为其1/4，人均森林蓄积只有其1/7^[8]。而木材的利用率仅有70%～80%，大量木材加工剩余物未能得到有效利用^[9]。另一方面，我国的城市垃圾中塑料废弃物已占到垃圾总量的25% ~ 35%，目前我国每年废弃塑料的总量远超过7000万顿，填埋后的废弃塑料需要上百年才能完全分解，且分解过程对土质有一定的破坏^[10]。因此WPC的开发为有效合理利用废弃生物质材料和塑料提供了新的方法。

1.2木塑复合材料概述

木塑复合材料通常是将木质材料与一种或多种热塑性树脂进行复合。其中，木材多以木纤维或者木粉的形式添加到塑料基体中，起到增加塑料刚性和降低热伸展性等作用^[6]。

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