竹粉-HDPE復(fù)合材料界面相容性研究.pdf

1、竹塑復(fù)合材料集竹材和塑料的優(yōu)點于一身，而且可以回收再利用，成本低、性能優(yōu)良，大大提高了廢棄資源的綜合利用率，對環(huán)境綜合治理具有十分明顯的促進(jìn)作用。界面相容性直接影響著不同材料間界面的厚度、形態(tài)、結(jié)構(gòu)及分散的均勻性，并最終決定著復(fù)合材料性能的優(yōu)劣。如何改善極性竹粉與非極性塑料基體之間的相容性是制備性能優(yōu)良的竹塑復(fù)合材料的關(guān)鍵所在。
　　 本論文以竹粉/HDPE復(fù)合材料為研究對象，探討了復(fù)合材料的制備工藝，分析了竹粉目數(shù)對復(fù)合材料性

2、能的影響；從添加相容劑和降低植物纖維材料的極性兩個方面對復(fù)合材料進(jìn)行界面改性，研究了添加相容劑EVA、POE以及竹粉表面馬來酸酐改性處理對復(fù)合材料力學(xué)性能、加工性能以及熱性能的影響，并通過傅里葉紅外光譜、掃描電子顯微鏡等手段表征了復(fù)合材料界面相容性情況。
　　 以上研究內(nèi)容的主要結(jié)論歸納如下：
　　 (1)竹粉目數(shù)是影響竹塑復(fù)合材料性能的因素之一，在40目-200目竹粉目數(shù)范圍內(nèi)，隨著竹粉目數(shù)的增大，竹塑復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)

3、度和缺口沖擊強(qiáng)度呈下降趨勢；竹塑復(fù)合材料的熔體流動速率呈現(xiàn)出先減小后上升的趨勢。竹塑復(fù)合材料斷面SEM圖片顯示，竹塑復(fù)合材料的斷面不平整，可觀察到部分纖維被抽拔出的現(xiàn)象，兩相間有較多的空洞存在，還有竹粉的聚集現(xiàn)象，纖維與基體之間的結(jié)合情況較差。40目竹粉斷面孔隙較200目的深，竹粉在界面形成較深的界面擴(kuò)散和機(jī)械互鎖，這有助于提高竹塑復(fù)合材料的力學(xué)性能。200目的竹粉由于粒徑更小、更均勻，在基體中具有更好的分散性，因而較100目的竹粉性能

4、有所增強(qiáng)。綜合考慮，在竹粉添加比例相同的情況下，采用40目竹粉制備的竹塑復(fù)合材料各項性能較優(yōu)。
　　 (2)相容劑EVA由于分子鏈上引入了極性單體醋酸乙烯酯，可以與竹粉中的羥基形成以氫鍵形式結(jié)合的化學(xué)鍵，降低竹粉極性，從而改善竹粉與HDPE之間的相容性。EVA的加入能夠極大地提高竹塑復(fù)合材料的缺口沖擊強(qiáng)度，并且在一定范圍的添加量內(nèi)使復(fù)合材料的熔體流動速率呈上升趨勢，但是添加過多的EVA會影響竹塑復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度。添加9份EVA

5、增容竹粉/HDPE復(fù)合材料的SEM分析顯示竹粉表面被基體樹脂包覆，降低了竹粉的極性，改善了竹粉與樹脂基體的界面相容性。
　　 (3)POE中辛烯的柔軟鏈卷曲結(jié)構(gòu)和結(jié)晶的乙烯鏈作為物理交聯(lián)點，使它既有優(yōu)異的韌性，又有良好的加工性。POE的加入能夠極大地提高復(fù)合材料的斷裂伸長率和缺口沖擊強(qiáng)度，并且在一定范圍添加量上使復(fù)合材料的熔體流動速率呈上升趨勢，而竹塑復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度則隨著POE含量的增加而呈下降趨勢。加入15份POE的竹塑復(fù)

6、合材料斷面SEM顯示，樹脂基體間存在許多拉絲現(xiàn)象，而且分布有許多“韌窩”，POE的加入提高了樹脂基體的流動性，使得竹粉在樹脂基體中分散的比較均勻，這些微觀現(xiàn)象進(jìn)一步證明POE的加入提高了竹塑復(fù)合材料的性能，改善了竹粉與樹脂基體之間的相容性。
　　 (4)利用馬來酸酐(MAH)為界面改性劑，選用聚乙烯蠟對竹粉進(jìn)行表面改性處理是提高竹塑復(fù)合材料性能的有效的處理方法，通過正交試驗優(yōu)選出竹粉最佳處理方法并通過此方法處理竹粉最終制得復(fù)合材

7、料拉伸強(qiáng)度為24.52MPa，缺口沖擊強(qiáng)度為4.94KJ/m2，熔體流動速率為3.85g/10min，與未處理竹粉/HDPE復(fù)合材料樣品相比，分別提高了43％，11％，66.7％。通過傅里葉紅外光譜證實聚乙烯蠟通過馬來酸酐接枝到竹粉上，處理劑與竹粉發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。MAH處理竹粉/HDPE復(fù)合材料熱重曲線表明，馬來酸酐處理有助于復(fù)合材料熱穩(wěn)定性的提高。掃描電鏡顯示，竹粉經(jīng)馬來酸酐處理后表面包覆的聚乙烯蠟使得竹粉很容易在基體中分散，團(tuán)聚現(xiàn)象