HDPE-木纖維復合材料力學性能與界面相容性研究.pdf

1、木塑復合材料是采用木纖維或者植物纖維與熱塑性塑料復合，經過熱壓、熔融擠出等不同加工方式制成的綠色環(huán)保復合材料。這種新型材料結合了塑料和木材的雙重優(yōu)點，對于解決能源缺乏和環(huán)境污染具有十分重要的意義。但是作為增強材料的木纖維與聚合物基體極性相差很大，導致二者的界面相容性差，影響了復合材料的力學性能，因此如何改善木纖維與塑料基體的相容性是木塑復合材料研究的關鍵問題。本課題以木纖維/高密度聚乙烯(HDPE)復合材料為研究對象，分別研究了木纖維表

2、面改性處理、HDPE的γ射線輻照、以及自制界面相容劑對復合材料界面相容性與力學性能的影響。
　　利用過氧化物作為引發(fā)劑，加入馬來酸酐偶聯把聚乙烯蠟接枝到楊木纖維表面上，接枝前后木纖維的紅外光譜和色散自由能的顯著變化證實了接枝反應的發(fā)生，并通過改性前后木纖維的重量變化計算了反應的接枝率;與未改性的木纖維相比，改性后木纖維填充HDPE復合材料的力學性能有較大提高，其拉伸、彎曲強度分別提高34.9％和29.2％。研究了HDPE經Co60

3、-γ射線輻照后結構的變化，以及HDPE的輻照改性對木纖維/HDPE復合材料力學性能的影響。實驗結果表明，經γ射線輻照后，HDPE分子被引入了極性基團（羰基），增加了HDPE與木纖維的相容性，使復合材料的拉伸、彎曲、缺口沖擊強度均得到較大幅度提高。掃描電鏡對復合材料斷面形態(tài)觀察分析表明，木纖維表面接枝處理和HDPE的γ射線輻照均可以提高木纖維在聚合物基體中的分散性和與HDPE的界面粘結性。
　　通過γ射線輻照與加入過氧化物兩種引發(fā)方

4、法制備了一系列界面相容劑馬來酸酐接枝高密度聚乙烯(HDPE-g-MAH)，硅烷接枝高密度聚乙烯(HDPE-g-VTMS)和馬來酸酐、硅烷混合接枝高密度聚乙烯（HDPE-g-MAH，VTMS），改善木塑復合材料界面相容性。結果表明自制界面相容劑均能大幅度提高木塑復合材料體系的力學性能，對比發(fā)現在γ射線劑量為30kGy輻照HDPE，MAH、VTMS按2∶1復配，制備的相容劑HDPE-g-MAH，VTMS增容效果最好。
　　利用差示掃描

5、量熱技術(DSC)研究了HDPE及提純后的界面相容劑的非等溫結晶動力學性質。Avrami方程，Ozawa方程和莫志深方法被用來研究聚合物的非等溫結晶過程。結果發(fā)現，Avrami方程可以適用于描述聚合物結晶過程的初始階段，Ozawa方程適合聚合物結晶的末期，而莫志深方法能很好的描述其結晶全過程。最后，利用Kissinger方程求得HDPE及自制界面相容劑的結晶活化能，發(fā)現三種接枝物的的結晶活化能均比HDPE要低，說明接枝反應產生的極性支鏈