稻秸秆粉∕聚丙烯复合材料力学性能.pdf

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1、第26卷第7期3802010年7月农业工程学报TransactionsoftheCSAEV-01．26No．7Jul．2010稻秸秆粉／聚丙烯复合材料力学性能张东辉，何春霞※，刘军军(南京农业大学工学院，南京210031)摘要：采用模压成型工艺制备稻秸秆粉／聚丙烯木塑复合材料，利用万能电子试验机测试了复合材料的拉伸及弯曲性能，用冲击试验机测试了复合材料的冲击性能，用体视显微镜对复合材料的微观结构断面进行了观察。结果表明，硅烷偶联剂KH570处理稻秸秆粉是较好的处理方法，稻秸秆粉质量分数为50％，粒度为60目时，稻秸秆粉／PP复合材料综合力学性能较好。其复合材料

2、表面微观结构光滑。关键词：聚丙烯，稻秸秆，力学性能，木塑复合材料，模压成型doi：10．3969／j．issn．1002—6819．2010．07．067中图分类号：TK6文献标识码：A文章编号：1002—6819(2010)一07—0380-05张东辉，何春霞，刘军军．稻秸秆粉／聚丙烯复合材料力学性能[J]．农业工程学报，2010，26(7)：380--384．ZhangDonghui，HeChunxia,LiuJunjun．Mechanicalpropertiesofstraw—powder／PPcomposites[J]．Transactionsofth

3、eCSAE，2010，26(7)：380--384．(inChinesewithEnglishabstract)0引言1材料与方法木塑复合材料(woodplasticcomposites，简称WPC)是一种用木粉、木纤维或植物纤维填充热塑性聚合物复合材料，兼有木材和塑料的优点。它主要原料是农林废弃物(如废弃木材、农作物稻秸秆等)和热颦性塑料【lo】。该材料的开发应用利于保护森林资源，减缓废弃木材和塑料对环境的污染，充分利用自然资’源【¨】。国外WPC研究开发较早，且实现了工业化生产【6。】。国内研究较晚，I>Ik化产品不多【8。01。木塑复合材料研究难点是：强

4、极性植物纤维与非极性热塑性塑料均匀混合、提高植物纤维与树脂的界面黏合能力、提高植物纤维在复合材料中含量及降低生产成本等问题。因此改善该复合体系混合的均匀性及界面相容性是制备木塑复合材料的关键。为此，通常采用的方法有：使用界面融合剂[11-12】、对塑料表面进行预处理[13-141、对植物纤维表面进行预处理、化学处理【15q7J等。中国南方大面积种植水稻，稻秸秆作为副产品每年产量很大，其利用除造纸、牲畜饲料外，大多数是通过掩埋、焚烧等方法处理，这不仅浪费资源，且污染环境。数量巨大稻秸秆处理和有效利用是一个不容忽视的社会和环境问题[18-20J。本研究从环境保护和

5、资源开发利用出发，对稻秸秆进行粉碎及表面处理，与粉状聚丙烯(polypropylene，PP)混合模压成型制备稻秸秆粉／PP木塑复合材料，探讨了稻秸秆粉的处理方法、粒度和含量对木塑复合材料力学性能的影响。收稿时间：2008一ll-09修订时间：2009--04-01基金项目：中央高校基本科研业务费专项基金资助项目(KY72．00921)作者简介：张东辉(19“一)，男，研究生，主要从事生物质材料及复合材料研究。南京南京农业大学T学院，21003l。Email：hongqipiaopia0091l@126．com※通信作者：何春霞(1960一)，女，教授，主要从

6、事生物质材料及复合材料研究。南京南京农业大学工学院，21003l。Email：chunxiahe@ajau．edu．∞1．1原材料PP：粉状，扬子石化；稻秸秆粉：自制，过20～100目筛；硅烷偶联剂：KH570(南京三派精细化工有限公司)：钛酸酯偶联剂(NDZl05，南京三派精细化工有限公司)；硬脂酸锌(工业级，上海延安油脂厂)。1．2试样制备1．2．1稻秸秆处理稻秸秆自然晾晒干燥，将稻秸秆进行粉碎，用分样筛筛选不同粒度的稻秸秆粉，用偶联剂处理稻秸秆粉，再对处理过的稻秸秆粉干燥。1．2．2复合材料试样制备称取适量PP、硬脂酸锌、处理好稻秸秆粉，在搅拌机里混合均

7、匀后放入模具，置于平板硫化机上模压成型，成型上艺如图1。图1模压成型工艺流程Fig．1Techniqueflowchartofmoldingprocess1．3试验方法抗拉强度测试按照GB／T17657--1999测试，拉伸速度为50mm／min；静曲强度及弹性模量按GB／T17657--1999测试，加载速度为2mrn／min，弯曲至试样厚度1．5倍时得到材料静曲强度；冲击韧性按照GB／T17657--1999第7期张东辉等：稻秸秆粉／聚丙烯复合材料力学性能381测试；以上均在室温条件下进行，试验结果为5个试样测试的平均值。2结果与分析2．1稻秸秆粉不同处理

8、方法对复合材料力学性能的影响图2为稻秸