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《湖南工业大学》 2012年
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低密度聚乙烯/废纸板纤维发泡复合材料的制备及其加工性能研究

徐成  
【摘要】:木塑复合材料是一种以植物纤维和聚合物基体为主要原料,加入界面处理剂、润滑剂、抗氧化剂、无机填料等通过共混改性而制成的新型环保材料。可广泛应用于园林、市政、家装等行业领域,用于替代传统的实木及部分工程塑料,缓解了当前木材的紧缺现状,避免了环境污染,节约了能源。但是由于木塑复合材料的密度大于普通木材,纤维的加入降低了塑料的韧性,而亲水性纤维与疏水性塑料之间的低粘结力又导致复合材料的抗冲击强度和抗弯曲强度等力学性能逊色于纯塑料,因此其应用收到了一定的限制。发泡木塑复合材料是在上述体系中加入发泡剂而制得的具有均匀泡孔的发泡复合材料,改善了木塑力学性能并降低了密度,减少了成本。研究该类复合材料的配方与加工工艺对提高材料的性能,进一步拓展该类材料的应用范围具有非常重要的指导意义。 本文以废旧瓦楞纸板和LDPE为主要原料,再辅以相容剂、润滑剂、发泡剂等加工助剂制备了废纸板纤维增强LDPE木塑复合材料及其发泡体系。在此基础上利用锥形双螺杆PE木塑专用挤出机制备了上述复合材料的“工字梁”型木塑型材。借助S-3000N型扫描电子显微镜观察了发泡木塑复合材料的微观结构。讨论了废纸板纤维含量、相容剂的用量、润滑剂的种类与用量以及发泡剂的用量对复合材料物理力学性能与加工性能的影响,在此基础上进一步研究了上述因素以及模具温度、主机转速等挤出加工工艺参数对未发泡与发泡废纸板纤维增强LDPE复合材料挤出产量和外观的影响。 结果表明:(1)LDPE/废纸板纤维复合材料的弯曲强度随废纸板纤维含量的增加而升高,但拉伸强度、冲击强度与断裂伸长率下降;(2)相容剂LDPE-g-MAH可提高复合材料的强度,最佳用量约为5wt%;(3)发泡剂可有效降低复合材料的密度,发泡剂过量时泡孔易合并和坍塌,拉伸与弯曲强度下降。(4)LDPE/废纸板木塑复合材料的熔融指数随着废纸板纤维含量的增加迅速下降;(5)复合材料的熔融指数随着相容剂用量的增加而下降,当其含量超过15wt%时反而上升;(6)与硬脂酸和硬脂酸锌相比,PE蜡对LDPE木塑复合材料的综合润滑作用最好,复合材料的熔融指数随着PE蜡的含量呈近线性增加;(7)发泡剂降低了复合材的熔融指数,含量超过5wt%时复合材料产生明显的壁滑移;(8)内润滑能力排序为:CaSt2ZnSt2HStEBSPE-WaxWax,外润滑能力与之相反;(9)当HSt:PE-Wax=1:0.5时挤出过程中主机电流、塑化温度与复合润滑剂更接近,润滑平衡效果最好;(10)放热型的AC发泡剂可降低主机电流,提高塑化温度,吸热型的NaHCO3作用相反;(11)在一定范围内提高挤出机模具温度和提高挤出机主机转速均可以有效提高型材挤出产量,而相同条件下发泡剂的加入会相应降低型材的挤出产量;(12)适当提高模具温度可以改善复合材料表面质量,而过分提高主机转速则会降低复合材料表面质量。
【学位授予单位】:湖南工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TB332

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