聚烯烃-天然纤维复合材料的研究.doc

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1、聚烯烃/天然纤维复合材料的研究　　摘要：利用经过预处理的木粉、稻糠、稻草和甘蔗渣与高密度聚乙烯、聚丙烯制备了聚烯烃／天然纤维复合材料，并研究了其力学性能、热变形温度与相态结构。结果表明，木粉复合材料力学性能最高，甘蔗渣复合材料次之，稻草复合材料和稻糠复合材料稍差；显微成像表明经合适预处理的纤维在树脂中分布均匀。该法制备的新型复合材料是应用天然纤维的一种有效方法。　　关键词：天然纤维；聚烯烃；预处理；性能　　中图分类号：ＴＱ３２５．１４；ＴＱ３２７．８文献标识码：Ａ文章编号：0439－８11416－3375-03　　　　Ｓ

2、ｔｕｄｙｏｎＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＰｏｌｙｏｌｅｆｉｎ／ＮａｔｕｒａｌＦｉｂｅｒＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　　　　ＬＩＸｕｅ－ｆｅｎｇａ，ＹＡＮＨａｎｂ，ＨＵＢｏａ　　　　　　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｏｌｙｏｌｅｆｉｎ／ｎａｔｕｒａｌｆｉｂｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｕｓｅｏｆｗｏｏｄｆｌｏｕｒ，ｒｉｃｅｂｒａｎ，ｓｔｒａｗａｎｄｂａｇａｓｓｅbypretreatmentｗｉｔｈＨＤＰＥａｎｄＰＰ．Ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｍｏｒｐｈｏ

3、ｌｏｇｙｉｎｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｗｏｏｄｆｌｏｕｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｈａdｔｈｅｂｅｓｔｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｆｏｌｌｏｗｅｄｂｙｂａｇａｓｓｅ，ａｎｄｓｔｒａｗａｎｄｒｉｃｅｂｒａｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓwereｓｌｉｇｈｔｌｙｌｅｓｓ．Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙｔｅｓｔｓｉｎｄｉｃａｔｅdｔｈａｔｔｈｅｎａｔｕｒａｌｆｉｂｅｒｓｉｎｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓwereｕｎｉｆｏｒｍｄｉｓｔｒｉｂｕｔedｂｙａｐｐｒｏｐｒ

4、ｉａｔｅｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｔｈｅｎｏｖｅｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓwasanａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙｍｅｔｈｏｄｔｏｕｓｅｎａｔｕｒａｌｆｉｂｅｒ．　　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎａｔｕｒａｌｆｉｂｅｒ；ｐｏｌｙｏｌｅｆｉｎ；ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　　　　天然纤维复合塑料主要是由纤维素材料和树脂复合而成，一般天然纤维由纤维素、半纤维素和木质素3类物质组成，其中纤维素可占一半以上。该复合材料具有显著的优点：相对密度比玻璃纤维小，加工能耗低，对设备磨损小；资源丰富，节约木材，节能

5、环保。目前用天然纤维填充的塑料制品已应用在建材、家具、包装材料、装饰材料等领域，特别是近年来从防治病虫害传播角度考虑，减少了用木材作为包装材料，而使用天然纤维填充制成的复合塑料制品，其市场越来越大。同时人们对不同的天然纤维填充塑料的结构与性能的研究也产生了很大的兴趣［１－４］。我国生物质原料很丰富，仅农作物秸秆每年高达７亿ｔ。只有其中一小部分秸秆被用作饲料、造纸等用途，还普遍存在着原料利用率低的问题。每年约有２亿ｔ秸秆被就地焚烧，造成了巨大的资源浪费和严重的环境污染［５，６］。因此这里分别使用４种不同的天然纤维与高密度聚

6、乙烯、聚丙烯复合做成聚烯烃／天然纤维复合材料样品，进行性能测试，以期发现其规律，指导该类复合材料的生产。　　１材料与方法　　１．１材料　　１．１．１材料与试剂ＰＰ、ＨＤＰＥ，北京燕山石化公司；天然纤维，采自农业废弃物；超细滑石粉，８００目滑石粉，辽宁海城市合成微细石粉厂；乙醇，化学纯，河南大学化工厂；氢氧化钠，分析纯，武汉市江北化学试剂有限责任公司；硅烷，武汉华昌有机硅有限公司。　　１．１．２仪器与设备ＳＸＫ－１６０Ｂ×３３０型开放式炼胶机，福建永春轻工机械厂；ＺＨＹ－Ｗ型万能制样机，ＸＣＪ－４型简支梁冲击试验机，河北承

7、德材料试验机厂；ＳＬ－４５型压力成型机，上海第一橡胶机械厂；ＱＬＢ－３５０×３５０×２型平板硫化机，江苏无锡第一橡塑机械设备厂；ＸＬ－１００Ａ型拉力试验机，广州实验仪器厂；ＣＳ１０１－２型电热鼓风干燥箱，重庆四达实验仪器有限公司；ＸＪＺ－６型正置式金相显微镜，南京仪器厂。　　１．２方法　　1.2.1工艺流程复合材料制样工艺流程如下。　　天然纤维预处理→配料→高速混料→混炼→压片→制样→性能测试　　１．２．2天然纤维的预处理将天然纤维置于１４０℃下连续烘干３ｈ，以除去天然纤维中易挥发、易分解的组分，使天然纤维软化分离；用合

8、适浓度的ＮａＯＨ溶液浸泡蔗渣４０ｈ，搅拌揉搓用去离子水冲洗干净，干燥，磨碎天然纤维过１００目筛。取用乙醇稀释适量的硅烷复合偶联剂，与未经过表面处理的天然纤维高速搅拌均匀，置于１００℃烘箱中干燥３ｈ，即为预处理的改性天然纤维。其流程如下。　　纤维→烘干磨碎→碱泡→揉搓水洗→表面偶联→改性纤维　　１．２．3复合材料的制备