木塑复合材料制备及其界面性质研究

论文摘要

木塑复合材料（Wood Plastic Composites,简称WPC）是用木纤维填充、增强的改性热塑性材料,经挤出或压制成型为型材、板材或其他制品,替代木材和塑料。由于其具有广泛的应用价值和市场前景,受到了越来越多地关注。但目前国内生产工艺上尚待改进,本文以废旧塑料做为生产原料,在工艺优化方面进行了有益的尝试。本文采用双螺杆挤出机挤出造粒的方法制备了HDPE/木纤维木塑复合材料,实验中的塑料原料来自天津子牙环保产业园的废旧HDPE电缆料,木材原料选用了杉木、杨木、竹木三种木纤维,并考察了EAA、POE、PE-g-MAH三种偶联剂对木纤维和塑料相容性的提升效果。此外,还应用毛细管上升法对木塑复合界面的界面性质进行了有益的探索,分析了影响木塑复合界面强度的因素,并从木纤维的表面自由能入手,测取了三种木纤维的表面自由能及其在高温处理下的变化值。通过对表面自由能的分析,可以较好地预测并理论解释木塑材料力学性能的变化及变化趋势。优化的工艺条件为:双螺杆挤出机的箱体挤出温度为150℃～155℃,螺杆转速为30～40r·min-1;木纤维选用杉木纤维,最佳加入量为60phr;偶联剂选用EAA,最佳添加量为10phr。最佳操作条件下的木塑材料与未优化的木塑材料相比,其拉伸强度提高了33.19%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 塑料与木塑复合材料
• 1.1.1 塑料的性质与分类
• 1.1.2 木塑复合材料概述
• 1.1.3 木塑复合材料的发展历程及研究现状
• 1.2 木纤维性质
• 1.2.1 木纤维的微观结构及化学组成
• 1.2.2 木纤维的特点
• 1.3 界面性能
• 1.3.1 界面性质原理概述
• 1.3.2 木纤维表面自由能
• 1.4 废旧塑料的回收及利用
• 1.4.1 我国塑料产业现状
• 1.4.2 我国废旧塑料再生现状
• 1.4.3 商业化概述
• 第二章 木纤维表面特性分析
• 2.1 实验原理分析
• 2.1.1 木纤维表面自由能的求取
• 2.1.2 毛细管法测定木纤维表面接触角
• 2.2 木纤维表面自由能
• 2.2.1 实验方案及流程
• 2.2.2 实验结果及分析
• 2.3 木纤维表面化学官能团分析
• 2.3.1 红外谱图的分析
• 2.3.2 温度变化对化学表面官能团的分析
• 2.4 小结
• 第三章 木塑复合材料的制备和性能
• 3.1 实验方法
• 3.2 双螺杆挤出机参数调节
• 3.3 偶联剂种类及用量
• 3.3.1 偶联剂简介
• 3.3.2 不同偶联剂对木塑力学性能的影响
• 3.3.3 偶联剂用量对木塑力学性能的影响
• 3.4 木纤维种类及用量
• 3.4.1 木纤维种类对木塑材料力学性能的影响
• 3.4.2 木纤维用量对木塑材料力学性能的影响
• 3.5 其他对比测试
• 3.6 小结
• 第四章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望及工业化成本核算
• 附录
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢