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甘蔗渣/废旧聚乙烯发泡复合材料的制备及研究

涂芳  
【摘要】: 我国植物资源丰富,但利用水平还很低,随着农村生活水平的不断提高,过去被大量用做燃料的农作物秸杆逐渐被液化气、煤气等清洁燃料所代替,除少数被用于生产饲料外,大部分被焚烧处理,这不仅对环境造成了损害,更是对自然资源的严重浪费。另一方面,随着我国经济的快速发展,塑料用量逐日剧增,造成了大量塑料的废弃,给环境带来了不小负担,因此国家越来越重视塑料回收利用的问题。在这样的背景下,使用植物纤维填充改性废旧塑料生产木塑复合材料,不仅可以有效地利用植物纤维和废旧塑料,防止污染,保护环境,同时还可以开发新型仿木材料解决目前木材资源短缺的问题。 木塑复合材料兼有木材和塑料的特点,可以在一些场合替代塑料或木材,但相对于纯塑料来说,其脆性大、冲击强度低;相对于天然木材来说,密度又较大。本文针对这两个弱点,引入发泡工艺,在木塑复合材料的基础上制得发泡木塑复合材料。由于发泡木塑复合材料中的泡孔结构可以钝化裂纹尖端,阻止裂纹的扩展,从而可有效地克服一般木塑复合材料脆性大、抗冲击性能差的缺点,同时泡孔的存在可以降低材料的密度、节省原料。 本文以甘蔗渣、AC发泡剂和废旧地膜(主要成分为聚乙烯PE)为主要原料,通过混炼熔融后热压成型的方法制备了甘蔗渣/废旧聚乙烯发泡复合材料。文章首先研究了发泡木塑复合材料的制备工艺及性能,探讨了发泡剂用量、甘蔗渣含量、预热温度对发泡木塑复合材料的力学性能、密度及吸水率的影响,并通过正交试验法确定了制备发泡木塑复合材料的最佳工艺组合为:发泡剂用量为1.0份,甘蔗渣含量为20份,预热温度为200℃。用扫描电镜观察了材料的微观结构,计算得发泡木塑复合材料的发泡倍数为1.38,孔隙率为27.9%。 另外,针对甘蔗渣与废旧聚乙烯界面相容性差的问题,研究了改善发泡木塑复合材料界面相容性的途径。采用了物理、化学以及两者相结合的方法来提高甘蔗渣与聚乙烯两相间的相容性,比较了碱(NaOH)处理、硅烷偶联剂(KH550)处理、马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE)处理及双重处理等处理方法对复合材料力学性能的影响。结果表明:对于拉伸强度和弯曲强度来说,单独处理时以硅烷偶联剂的效果最好,MAPE次之,NaOH处理效果不大;NaOH与硅烷偶联剂双重处理、NaOH与MAPETA重处理对拉伸强度和弯曲强度具有协同增强作用,而硅烷偶联剂和MAPE的双重处理具有对抗减弱作用。对于冲击强度,单独处理以NaOH处理的效果最好,MAPE次之,硅烷偶联剂效果不大,双重处理对复合材料冲击强度没有起到额外作用。


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