收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

离子聚合物、纳米纤维素增强木塑复合材料的研究

李晶晶  
【摘要】:近年来木塑复合材料以其丰富的原料优势和独特的性能吸引了越来越多的关注,但是目前市场上的木塑复合材料还存在很多的不足之处,如比重大,强度低,特别是冲击韧性差等问题,其根本原因是木粉只起到了填充相的作用,而未真正起到增强相的效果。因此对木塑复合材料的增强改性研究受到越来越多的学者的关注。本次论文利用了两种材料对木塑复合材料进行增强改性,一种为离子聚合物,一种为为植物纳米纤维素。 首先本次论文以HDPE为基体材料,木粉为填充材料,利用HAKKE minilab对木塑复合材料挤出成型,分析离子聚合物对木塑复合材料的增容增韧效果,并与传统的偶联剂-马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE)进行对比,结论如下: (1)离子聚合物对木塑复合材料流变性能的影响:随着钠离子聚合物含量的增加,木塑复合材料的剪切应力和表观粘度都呈现出降低的趋势,表明钠离子聚合物的加入可以增加熔体的流动性。而添加4%的钠离子聚合物和4%的锌离子聚合物的复合材料的剪切应力和表观粘度均要低于添加和未添加MAPE的复合材料的值,表明与MAPE偶联剂相比,离子聚合物更能够提高木塑复合材料的流动性能。 (2)离子聚合物对木塑复合材料力学性能的影响:随着钠离子聚合物含量的提高,复合材料的拉伸强度显示出了稳定的上升趋势,但是复合材料的弹性模量呈现出明显的降低趋势,而抗弯强度呈现出了增加的趋势,且添加钠离子聚合物的复合材料的抗弯强度要高于添加MAPE复合材料的抗弯强度。表明离子聚合物起到了偶联剂的作用,提高了木粉和塑料之间的界面相容性。 发现离子聚合物对提高木塑复合材料的冲击韧性起到了突出的贡献,当添加4%的钠离子聚合物时,复合材料的抗冲击韧性为40.2J/m,且随着离子聚合物含量的增加,复合材料的冲击韧性出现了近似线性的提高。 (3)离子聚合物对木塑复合材料热膨胀系数的影响:在低温区(-20℃-30℃),添加了4%的钠离子聚合物的复合材料的LCTE为64.11×10-6/℃,比纯的HDPE降低了61.89%,表明离子聚合物比传统的偶联剂MAPE更能限制木塑复合材料的热膨胀;在低温段(-20℃-30℃)和中温段(0℃-60℃),复合材料的LCTE都是随着钠离子聚合物含量的增加呈现出先降低后增加的趋势。 (4)DMA分析表明,当在低于60℃时,添加2%和4%的钠离子聚合物的WPC的储能模量E’要高于添加0%和6%的钠离子聚合物,而当温度大于60℃时候,随着钠离子聚合物含量的提高,其E’则显示出了降低的趋势,随着钠离子聚合物含量的增加,复合材料的损耗模量呈现出降低的趋势;与MAPE相比,在玻璃化转变点之前,三种木塑复合材料的储能模量的大小为:4%MAPE﹥4%钠离子聚合物﹥0%Additives,而在玻璃化转变点以上,则添加钠离子聚合物的复合材料的储能模量要低于添加MAPE和不添加任何助剂的复合材料,未添加任何助剂的木塑复合材料的损耗模量要远远高于添加4%MAPE和4%钠离子聚合物的复合材料。 5)FTIR分析表明,当添加4%的钠离子聚合物后,可以发现复合材料上引入了羧基基团,表明离子聚合物和木质纤维发生了化学反应,增强了木粉和塑料基体的界面相容性。 其次以杨木粉和脱脂棉为原料,通过酸碱处理和研磨处理制备出了纳米纤维素纤丝,并以木粉和HDPE作为原材料,利用真空抽滤法将制备的纳米纤维素分散到HDPE基体中,通过挤出成型的手段研究纳米纤维素对木塑复合材料的增强效果,结论如下: (1)随着木粉纳米纤维素含量的增加,复合材料的熔体的表观粘度呈现出升高的趋势,表明杨木粉纳米纤维素的加入增加了木塑复合材料熔体的粘度; (2)添加木粉和脱脂棉两种纳米纤维素的木塑复合材料的抗弯强度和弹性模量都随着纳米纤维素含量的增加呈现出明显的增加趋势,未添加纳米纤维素的木塑复合材料的抗弯强度为28.6Mpa,添加20%的木粉纳米纤维素和20%的脱脂棉纳米纤维素后的复合材料抗弯强度分别为41.2Mpa和37.1Mpa; (3)热膨胀系数分析发现随着纳米纤维素含量的增加,添加两种纳米纤维素的木塑复合材料的LCTE值都呈现出了降低的趋势,添加脱脂棉纳米纤维素的复合材料降低幅度没有添加杨木粉纳米纤维素的复合材料显著; (4)DMA分析表明,随着纳米纤维素含量的增加,木塑复合材料的储能模量和损耗模量都显示出了升高的趋势,表明纳米纤维素的加入增强了木塑复合材料的刚性特征和粘性特征; (5)SEM对纳米纤维素增强的木塑复合材料液氮脆断断面进行观察分析,采用真空抽滤法添加10%和20%含量的木粉纳米纤维素后,在复合材料的断面出现均匀分布的网状细丝,部分纤丝的直径达到纳米尺度,与木粉纳米纤维素增强效果相比,脱脂棉纳米纤维素的复合材料断面虽然也有细丝覆盖,但是细丝的效果并不明显,分散也不均匀。 最后以纳米纤维素为增强材料,通过挤出成型的方法制备出了纳米纤维素/HDPE复合材料,采用两种方法对纳米纤维素进行分散,一种为以PEO作为分散剂将纳米纤维素分散到HDPE中,另一种方法为真空抽滤法将纳米纤维素分散到HDPE基体中,对比了两种方法制备的复合材料的性能,结论如下: (1)流变性能分析表明,随着纳米纤维素含量的增高,两种方法制备的复合材料的剪切应力和表观粘度都显示出了近似线性的增加趋势,当纳米纤维素的含量为50%时,采用分散剂法制备的复合材料的剪切应力和表观粘度都要远远低于真空抽滤法分散纳米纤维素制备的复合材料。 (2)随着纳米纤维素含量的增加,两种分散法制备的复合材料的抗弯强度(MOR)和抗弯模量(MOE)都显示出了明显上升的趋势,而利用真空抽滤法制备的复合材料的MOR和MOE则稍低于分散剂法制备的复合材料。 (3)热膨胀系数测试发现添加少量的纳米纤维素就可以降低HDPE的热膨胀系数,但是随着纳米纤维素含量的增加,则降低的幅度不再明显,而且发现利用分散剂法制备的复合材料的LCTE值比利用真空抽滤法制备的复合材料的LCTE值下降幅度更大。 (4)DMA测试表明,利用两种方法制备的复合材料的储能模量和损耗模量都随着纳米纤维素含量的增加表现出升高的趋势,当纳米纤维素的含量为50%时,利用分散剂法制备的复合材料的最大储能模量为7793Mpa,而利用真空抽滤法制备的复合材料的最大储能模量为7582Mpa,而真空抽滤法制备的复合材料的损耗模量要远远高于分散剂法制备的复合材料,表明真空抽滤法制备的复合材料要耗费更高的能量,阻尼更高,说明分散剂法对纳米纤维素在HDPE中的分散效果更好。 (5)利用SEM对复合材料的断面分析发现两种方法制备的复合材料的断面都有均匀分散的网状细丝出现,而且部分细丝的直径达到纳米级别,表明两种方法制备的复合材料,纳米纤维素在塑料基体中都取得了均匀分散,只是利用分散剂法制备的复合材料断面细丝更加均匀致密,HDPE裸露部分较少,因而利用PEO作为分散剂对纳米纤维素的分散效果更好。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 季建仁;;木塑复合材料加工工艺初探[J];塑料制造;2006年07期
2 李亚利,梁勇,郑丰,肖克沈,胡壮麒;热处理过程中纳米非晶Si-N-C粉的晶化及微结构变化研究[J];无机材料学报;1996年01期
3 祖庸,任莉;超微细粉体TiO_2的性能及应用[J];钛工业进展;1996年05期
4 ;信息与动态[J];工具技术;2000年11期
5 张立德;纳米材料和技术的战略地位、发展趋势和应用[J];中国高新技术企业杂志;2000年Z1期
6 ;纳米技术发展可能经历五个阶段[J];航空精密制造技术;2001年04期
7 贺德留,马小琦;杨木木塑复合材料制作地板的研究[J];河南林业科技;2001年01期
8 ;纳米复合薄膜制备技术[J];技术与市场;2001年04期
9 许秀艳,付国柱,徐瑞芬;纳米TiO_2在涂料中的应用[J];全面腐蚀控制;2001年02期
10 李文;武汉大学纳米科技研究成果显著[J];中国建材;2001年07期
11 子荫 ,白杉;纳米塑料性能优异[J];化工时刊;2001年08期
12 ;我国研制成功纳米压力传感器[J];稀有金属;2002年01期
13 魏玲,李慧;“纳米技术”开创21世纪人类生活的新时代——纳米时代[J];昌吉学院学报;2002年03期
14 潘家祯;纳米材料和纳米科技[J];化工设备与防腐蚀;2002年02期
15 牛俊杰,沙健,马向阳,张辉,杨青,杨德仁;光电子领域中的纳米半导体材料[J];材料导报;2002年11期
16 薛平,丁筠;木塑复合材料发展现状及前景[J];建材工业信息;2003年12期
17 胡连荣;识破伪科学给你纳米真感觉[J];金属世界;2003年01期
18 付玲;国家纳米科学中心(筹)揭牌[J];新材料产业;2003年04期
19 ;科研[J];新材料产业;2003年04期
20 ;科研[J];新材料产业;2003年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 曹艳平;郑修鹏;李博;冯西桥;;测量微/纳米纤维弹性模量的屈曲方法[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年
2 毛健;赵立涛;程鹏;李华峰;陈国需;;纳米La_2O_3或CeO_2添加对TiO_2-SiO_2润滑添加剂磨擦修复特性的影响[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第2分册)[C];2010年
3 肖旭贤;黄可龙;杨珉;何琼琼;;季铵盐纳米磁粒杀菌剂的研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第6分册)[C];2010年
4 田惠文;李伟华;侯保荣;;纳米SiO_2改性环氧涂层电化学阻抗谱研究[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会(第三卷)[C];2010年
5 徐舒涛;张维萍;李新;刘宪春;韩秀文;包信和;;甲醇在一维纳米限域体系扩散动力学的HP ~(129)Xe NMR研究[A];第十六届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];2010年
6 周涛;贺贝贝;江涵;王宁;;化学沉淀法制备纳米CeO_2的工艺研究[A];中国颗粒学会超微颗粒专业委员会第五届年会暨海峡两岸纳米颗粒学术研讨会论文集[C];2007年
7 陈旭;黄瑜;李亮;;聚吡咯纳米回形针的合成与性能[A];第九届全国微型化学实验研讨会暨第七届中学微型实验研讨会论文集[C];2011年
8 童曼;杜江坤;鲍建国;袁松虎;;微孔滤膜负载纳米Pd/Fe对五氯酚的降解研究(英文)[A];持久性有机污染物论坛2011暨第六届持久性有机污染物全国学术研讨会论文集[C];2011年
9 刘恒权;姚素薇;宋仁峰;唐建军;张卫国;王宏智;李荣先;;光诱导转化法制备单晶Ag纳米三棱体和立方体[A];2004年全国电子电镀学术研讨会论文集[C];2004年
10 高维珏;卞晓锴;陆晓峰;施柳青;林红军;;纳米TiO_2对不同材料超滤膜结构与性能的影响[A];第三届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张贵军;聚丙烯酸酯/纳米氧化锡锑复合乳液的制备、表征及其在透明隔热涂料中的应用研究[D];华南理工大学;2010年
2 陆洪彬;不锈钢表面高性能纳米防护涂层研究[D];南京大学;2011年
3 任浩;纳米及表面吸附体系的第一性原理研究[D];中国科学技术大学;2010年
4 汪超;磁场中Ni-纳米Al_2O_3复合镀层制备及其电沉积机理的研究[D];上海大学;2011年
5 葛性波;纳米多孔金属薄膜的制备与电催化性能[D];山东大学;2011年
6 贾鑫;飞秒激光制备半导体表面纳米周期结构[D];华东师范大学;2010年
7 唐玮;皮肤的纳米生物摩擦学行为研究[D];中国矿业大学;2010年
8 张景红;人工影响天气纳米催化剂粉体的制备与成冰性能研究[D];吉林大学;2010年
9 何典;一维纳米功能材料的静电纺丝制备及其性能研究[D];中国科学技术大学;2010年
10 赵立华;纳米尺度光波导及微结构若干性质研究[D];南开大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 齐俊杰;水溶性刺激响应碳纳米角的制备与表征[D];天津大学;2010年
2 杨微;纳米二氧化钛的复合改性及其光催化性能的研究[D];沈阳工业大学;2010年
3 杜洁;掺杂纳米碳化硅薄膜的制备及光学特性研究[D];河北大学;2008年
4 王艳明;镍氢电池正极材料纳米氢氧化镍的合成新方法研究[D];天津大学;2010年
5 李伟;聚合物/氢化钛制备纳米鳞片与复合涂膜防腐性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 张宝华;低维纳米超结构材料的可控合成及其性能的研究[D];广西师范大学;2011年
7 李娇莉;退火方式对生物成像用红色纳米磷光材料性能的影响[D];东北师范大学;2011年
8 朱元清;在球形聚合物刷反应器中制备纳米贵金属及其催化活性研究[D];华东理工大学;2012年
9 梁莹;纳米四氧化三钴的制备及其与聚苯胺的电化学复合[D];东北大学;2008年
10 姜晨光;微/纳米生物复合纤维的电纺制备及其表征[D];北京服装学院;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李斌 沈路涛;纳米离我们并不遥远[N];安徽经济报;2000年
2 科言;纳米是怎么回事?[N];中国妇女报;2002年
3 林小春 姜岩;科学家呼吁走出“纳米热”的误区[N];中国化工报;2002年
4 黎昌政;我国科学家首创纳米硫[N];中国矿业报;2002年
5 本报特约记者 周建;“纳米布”陷入炒作[N];大众科技报;2000年
6 本报记者 文成;纳米如何冲破产业化瓶颈[N];中国高新技术产业导报;2000年
7 本报记者 沐清;纳米产业并不遥远[N];中国高新技术产业导报;2002年
8 本报记者 肖巍;标准之争暴露中国纳米业“痼疾” 上市公司投资“雷声大、雨点小”[N];中国高新技术产业导报;2002年
9 张永胜;有一种水叫“纳米水”[N];光明日报;2002年
10 本报记者 徐晓宁;纳米眼球还不能让盲人复明[N];健康报;2000年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978