论文摘要
利用羧甲基纤维素（CMC）和甲基丙烯酸甲酯（MMA）在水介质中用过硫酸钾为引发剂,合成稻壳-水泥复合材料的植物纤维表面处理剂羧甲基纤维素接枝甲基丙烯酸甲酯（CMC-g-PMMA）。接枝聚合得到CMC-g-PMMA乳液,傅立叶红外光谱证明MMA成功的接枝到了CMC上。探索了反应条件,利用不同条件下合成CMC-g-PMMA的傅立叶红外光谱分析了引发剂用量、反应物比例对该自由基聚合反应的影响。结果证明:羧甲基纤维素接枝甲基丙烯酸甲酯反应的最佳条件是温度80℃,pH值为9。实验范围内,引发剂用量对于该反应的影响较小。分析了反应机理,描述了反应历程。该反应共分为四部:S2O82-分子分解成SO4-;SO4-自由基向CMC-OH转移;CMC-O·活性种引发MMA聚合;MMA进行聚合形成侧链。扫描电子显微镜照片为反应发生提供重要佐证。并根据能量散射X射线分析谱图计算了平均每个葡萄糖环上MMA结构单元数。通过热重分析研究了反应物和产物的热解行为,进行了CMC-g-PMMA非等温热解动力学计算,其热解过程为自催化反应。表观活化能E为41.96kJ/mol,ln A为17.31。热分析结果证明了接枝反应的成功。CMC-g-PMMA的X射线衍射谱图（XRD）表明,甲基丙烯酸甲酯单元引入后,羧甲基纤维素的空间位阻效应变大,结晶度降低。MMA单体首先在CMC的非晶表面区域发生了自由基引发聚合反应,然后发生链增长反应。晶格的进一步破坏应是与MMA链增长反应同时进行的。甲基丙烯酸甲酯的链增长发生在接枝反应之后,扩大了无定型区的比例,从而结晶度降低。这一点与推测的反应机理相符。XRD谱图证明,产物中没有其他晶体生成,所有MMA全部参加了接枝反应。说明这一反应具有很好选择性。X射线衍射谱图为反应的进行提供了重要证据,也证明上述反应机理的正确性。采用CMC-g-PMMA作为植物纤维表面处理剂,并与水泥制成复合材料。对复合材料的密度、抗折性能、断面表面形貌（SEM·法）、吸声性能、保温性能和燃烧性能（锥形量热仪法）进行了测试和分析。结果表明,添加CMC-g-PMMA可大幅度提高植物纤维水泥复合材料的抗折强度和模量,当稻壳纤维含量为20%,CMC-g-PMMA添加量为1%时,抗折强度和模量分别为未添加CMC-g-PMMA试样的2.27倍和2.71倍。探讨了CMC-g-PMMA增强植物纤维水泥复合材料的机理。CMC-g-PMMA改善了稻壳与水泥的相容性,稻壳与水泥结合的更加紧密;另外,CMC-g-PMMA阻塞了稻壳表面的微孔,抑制稻壳中阻凝成分的析出,并在水泥复合材料中形成聚合物网膜,提高了水泥复合材料性能。
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相关论文文献
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标签：羧甲基纤维素论文; 甲基丙烯酸甲酯论文; 接枝共聚论文; 植物纤维水泥复合材料论文; 表面处理剂论文;