生物活性纤维复合材料制备工艺及其性能研究_硕询化工网

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1、生物活性纤维填充PP制备工艺及其性能研究一．论文结构表述论文主要分为4个部分，分别是：介绍；原材料准备与制备工艺；结果分析及讨论；结论。下面就论文的这4个部分作简要的说明。1.1介绍部分这部分主要就生物活性纤维及其PP复合材料做简要介绍，并阐述了研究此课题的意义。文中提到，木质纤维材料填充热塑性塑料制的生物复合材料已经被广泛的研究和发展。石油基热塑性塑料广泛应用于各个领域，它有优异的耐化学性、良好的机械性、成本低廉。然而，大部分合成聚合物都具有很强抗耐微生物分解性，对生态系统不利，由于它们的非生物降解性导致了许多环境问题。目前，使用塑料情

2、况导致了市政固体垃圾的增加。因此，木质纤维填充热塑性塑料生物活性复合材料提供了一种至少是在一部分上解决了抗生物降解塑料的环境问题。这些生物活性复合材料能用于家居，汽车仪表板，内饰以及一些结构材料中，木质纤维和塑料的结合使得良好的性能和较低的成本材料得以实现。这些复合材料的方便制备是基于一个事实：材料配方能够很轻易地从自然资源中取得并能够很容易的制备。这些生物活性复合材料具有自然降解的填充物而被广泛的关注。木质纤维材料像稻谷皮、棉花、大麻和木质纤维/粉都是很重要的自然填充物资源。稻谷皮粉末（RHF）和木屑（WF）是能够应用在生物活性复合材料

3、当中能够完全降解的填充物，它们燃烧不会不会产生任何有毒的副产物。使用自然填充物的好处包括最终制品质轻、成型过程中低廉的机器磨损、低成本、生物降解和无毒的副产物等优点是无机材料玻璃纤维、碳纤维、滑石粉、粘土和人造纤维所不提供。这些复合材料的一个最重大的问题是自然填充物和基体高聚物的界面相容性。为了使材料具有优异性质，需通过改良亲水的木质纤维材料和斥水的基体聚合物的相容性、填充物需要进行化学改性。亲水木质纤维材料和斥水聚合物基体的相容性的改进能够提高复合材料系统的物理、机械和热性能。另外这一部分还对热分析法表征复合材料做了简要说明，热分析是测

4、量复合材料热行为作为温度的函数。在复合材料加工过程中的温度和其它工艺因素都是由它们的热性质所决定的。在这项研究工作中，复合材料的热性能和粘弹性是测定是主要的研究对象。差热扫描量热法（DSC）是一种最简单也是应用最广泛的热学分析技术。DSC能测量生物复合材料的熔融温度（Tm）和玻璃化转变温度（Tg）。动态力学热分析法（DMTA）广泛应用于复合材料结构和粘弹性行为，同时测量它们的储能模量（E0），损耗模量（E00）和功耗因素（tanδ）。这种分析技术适合于于硬质复合材料信息测定。这项工作给我们提出了两个问题：木质纤维和相容剂（例如马来聚丙烯）

5、的加入对生物活性复合材料的热学和粘弹性能的影响。目前的研究都把焦点放在木质纤维的含量和相容剂的存在对复合材料的热学性质和粘弹行为的影响上。1.2原材料的准备和制备工艺PP由HanwhaL&C公司提供，这些均聚物粒子的密度为0.91g/cm3、熔融指数为12g/10min（230℃/2160g）。木质纤维是稻谷壳粉末（RHF）和木头粉（WF），微粒半径为80~100目。这两种木质纤维都来自于SaronFiller公司，它们是在100℃下烘干24h后在常温下密封储存并带有干燥剂。表1木质纤维填充物的化学组成（谷皮粉和木头粉）综合纤维素木质素灰

6、分其他组分RHF59.920.613.26.5WF62.526.20.410.9单位：重量百分比（%）生物活性木质纤维化学组分如表一所示。相容剂马来聚丙烯（MAPP）是从EastmanChemicalProducts,Inc.购得，它是由低分子量聚丙烯G-3003TM聚合而成，G-3003TM有8个酸度、分子量为103，500。增强填充物RHF和WF在100℃烘干24h是它的水分含量达到1-3wt%，在混合之前把他存储在一个有干燥剂的密闭容器当中。基体PP中加入填充物和相容剂MAPP。我们使用实验级的双螺杆挤出机来混合加工聚丙烯和RHF、

7、WF填充物。是在180℃下用300rpm的螺杆挤出速度混合3分钟。挤出的线装复合材料先在水浴中冷却，然后切成粒状，在70℃下干燥24h后存储在拥有干燥剂的包里，避免水份渗透。我们制备了4个等级的样品，分别是加入了10、20、30、40wt%填充物，而相容剂的组分则是相对固定的为3wt%。用于热力学分析的样品室在200℃下、注射压力位1500psi机器压力位1500psi的条件下注射而成。DMTA测试样品的长、宽、高分别1/5、1/2、1/6英寸。通过注射成型后的样品依据ASTMD618-99的标准进行测试[10]。DSC分析是用型号为Q-

8、100的TA仪器，要求样品质量为5-8mg。每个样品以10℃/min的速率从-80℃到200℃进行扫描，让后在氮气中以相同的速率进行冷却。热学性质是通过秒扫描来进行测定的。Tm的值是在熔融秒扫