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摘 要

木质素来源于制浆造纸工业，是工业中产生的废弃物，造成资源大量浪费。新型木素聚烯烃复合材料可以加大其回收利用，又起到保护环境的作用。本论文运用木质素、聚烯烃共混的方法制备复合材料，通过添加不同份数的木质素来研究聚烯烃复合材料的物理机械性能。

木质素添加量在0-15份时，聚烯烃复合材料的拉伸强度保持在同一水平线上、拉伸模量都降低、断裂伸长率增加、弯曲强度呈现小幅度降低、弯曲模量稳定降低、冲击强度提高，且木质素加入量在15份时，其缺口的冲击强度到达最大值为5.7125±0.6937 MJ/m²；在15份以后，断裂伸长率下降、弯曲强度下降幅度增大冲击强度降低；木质素添加量超过20份，复合材料的弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度，拉伸模量，断裂伸长率、冲击强度均下降，拉伸强度下降幅度较大；密度均呈上升趋势。

关键词：木质素 聚乙烯 拉伸强度 弯曲性能 冲击强度

Study of Lignin on Polyethylene Composites

Abstract

Lignin comes from the pulp and paper industry and is a waste generated in the industry, causing a huge waste of resources. New lignin polyolefin composites can increase their recycling and play a role in protecting the environment. In this dissertation, lignin and polyolefin blends were used to prepare composites. The physico-mechanical properties of polyolefin composites were studied by adding different fractions of lignin.

When the amount of lignin added is 0-15, the tensile strength of polyolefin composites is basically the same, the tensile modulus is reduced, the elongation at break is increased, the bending strength is reduced but not obvious, the bending modulus is steadily decreased, When the adding amount of lignin was 15 parts, the impact strength of notch reached the maximum value of 5.7125 ± 0.6937 MJ / m².; the breaking elongation decreased and the bending strength decreased when the added amount of lignin was 15 parts; the impact strength decreased; the added amount of lignin exceeded 20 parts, The flexural strength, flexural modulus, tensile strength, tensile modulus, elongation at break, and impact strength of the composites decreased, and the tensile strength decreased greatly. The density showed an upward trend.

Keywords: lignin; polyethylene; tensile strength; flexural properties; impact strength

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1选题背景 1

1.2木质素的研究 1

1.2.1木质素的来源和性质 1

1.2.2木质素的分离 2

1.2.3木质素的应用 3

1.3 木质素/PE复合材料 4

1.3.1聚乙烯 4

1.3.2木质素/塑料复合材料 4

1.3.4木质素/PE复合材料研究现状 6

第二章 实验部分 8

2.1实验原料与仪器 8

2.1.1实验原料 8

2.2试验方法与过程 8

2.2.1原料预处理 8

2.2.2复合材料制备 9

2.3复合材料性能测试 9

2.3.1拉伸性能的测试 9

2.3.2弯曲性能的测试 10

2.3.3冲击性能的测试 10

2.3.4密度测试 10

第三章 性能研究 11

3.1木质素/聚乙烯复合材料拉伸性能 11

3.2木质素/聚乙烯复合材料弯曲强度 12

3.3木质素/聚乙烯复合材料冲击性 14

3.4木质素/聚乙烯复合材料密度测定 14

第四章 总结 16

参考文献 17

致谢 19

第一章 绪论

1.1选题背景

社会在发展，时代在进步，人们对已有资源的消耗越来越多，尤其是对于石油、煤炭类的非可再生资源的过量应用，使得新时代的国家将面临着资源破坏，环境污染，能源危机等重要问题，因此，需要一种环保节约型的新型生物质资源来代替这些非可再生资源的应用。目前各国着重发展新型生物质资源的产业，因其具备原料来源丰富、价格低廉易得、再生更新速度快等优势，在一些发达国家如美国、瑞典等都相继制定了发展生物质资源的相关国家战略^[1]。同时，新型生物质资源的发展和利用一方面能缓解资源过度开发使用的压力，另一方面对绿色环保生活有重要意义，而且对推进新时代中国城镇化得发展起至关重要的作用^[2,3]。

纤维素是在自然界中第一大可再生资源，木质素紧随其后排第二位，并且木质素在生活中具有较高的实用价值。作为天然高分子聚合物，是一种三维空间网状结构，因为其特殊结构，具有多种反应功能性的基团，因此通过对其结构性能的研究和改善，使其在资源应用、能源再生、生态环境保护方面都具有很大的经济价值和社会价值。

在国内外新型木塑复合材料（WPS）正处于快速发展的时期，它先是利用聚烯烃和一定量的木质素等材料进行混合，在经过密炼、挤压、成型相关工艺流程，生产出木塑板材^[4]，在木板、楼梯、家具、建材、物流包装行业得到广泛应用。除此之外，由于新型木塑复合材料（WPS）的潜在应用市场非常广阔，人们也越来越关注这方面的市场，韩国、日本等很多国家都投入大量精力和资金来开发和应用，新型木塑复合材料市场也被称为“热门市场”^{[5 6]}。

1.2木质素的研究

1.2.1木质素的来源和性质

木质素是一种可以循环再生得天然的有机化合物，主要是从植物中提取的，经过浓缩改性反应并喷雾干燥形成的，其含量仅次于纤维素，是第二大丰富的天然化合物，并且具有粘合相邻之间的纤维素功能^[7]。据不完全估算，全世界每年通过植物生长的作用可产生约1500亿吨的木质素^[8]，大量浪费造成环境污染，也导致了资源的浪费^[9]。木质素中含量较高的元素是碳、氢、氧三种，分别占质量分数的比例约为 60%、6%、30%，另外氮元素的含量约为0.67% ^[10]，由于植物的品种、部位及分离方法的不同^[11]，木质素的元素含量在组成的结构中会有部分的差别。

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