苄基化改性稻草复合材料力学性能研究课件

PE/苄基化改性稻草复合材料力学性能研究

1.前言1.1木塑复合材料木塑复合材料（WoodPlasticComposite，简称WPC）是用木纤维或植物纤维填充、增强的改性热塑性材料。新一代木塑复合材料是利用植物纤维（包括木粉、农作物秸秆如麦秸、稻草、棉秸、麻秆、花生壳、稻壳、甘蔗渣、竹粉等）与废旧塑料通过高分子复合新工艺而制成的外观似木材的新材料。1.2木塑复合材料的优点:(1)易于加工:可锯、刨、钉；(2)强度高，耐用性好。抗压、抗冲击性与硬木相当，其耐用性明显优于普通木质材料；(3)耐水，耐腐蚀，不易被虫蛀；(4)可调整性。加入不同助剂，改变木塑材料的密度、强度、抗老化、防静电、阻燃等性能；(5)原料来源广泛，价格低廉。1.3木塑复合材料的应用木塑复合材料的应用领域极其广泛，可以说凡是木材的应用领域，都可以用木塑复合材料。（1）包装、运输类：托盘、军品和民品包装箱、玻璃包装箱、周转箱，插车货板、仓储垫板、铁路枕木等。（2）园林景观类：凉亭、座椅、栅栏、铺板等市政产品。（3）车辆船舶类：汽车等内装材、风扇罩、仪表架等部件、船舶内装和隔热材等。（4）家装及建筑类：活动房屋，地板、家具，窗框，门板，门褴，混凝土模板，楼梯扶手，墙壁，天棚。（5）其它类：农用大棚支架及用桶、钓鱼用舢板、水产箱、教学用品、枪托、球拍、滑雪板、高尔夫球棒、舞台用品以及各种模型等。1.4存在问题植物纤维的主要成分为纤维素、半纤维素和木质素，它们均含有大量的极性羟基和酚羟基，为亲水性的强极性物质；作为基底的塑料是疏水性材料。因此，在制备混杂增强木塑复合材料过程中，需要解决的一个主要问题就是使亲水的极性增强材料与疏水的非极性基体材料之间能够具有良好的界面相容性，使二者的界面层达到分子间的融合，从而提高木塑复合材料的力学性能。稻草/PE复合材料拉伸断面SEMa-天然稻草/PE;b-乙酰化稻草/PE2.实验材料与方法2.1稻草苄基化改性

制粉：稻草秸秆剪碎，清洗，干燥，粉碎、过筛。

预处理：天然稻草粉末用10%的NaOH溶液煮沸3h，以去离子水洗至中性，抽滤，80℃干燥12h。改性：取20.0g预处理稻草，放入500mL三口烧瓶中，加入50%NaOH溶液60mL，甲苯200mL，氯化苄80.0mL，十六烷基三甲基溴化铵0.20g，在120℃下搅拌反应8h。产物洗涤、抽滤，80℃烘干。2.2WPC的制备天然稻草和氯化苄改性稻草分别与PE混炼、挤出。选取共混温度、共混转速、稻草含量为三个实验因素，确定一个较优共混条件。试样是用转矩流变仪的挤出机挤出、冷却、定型制成，螺杆转速均为25rpm。表1正交实验因素水平表水平共混温度/℃共混转速/rpm稻草含量/%112015102130251531403520415045252.2复合材料性能测试力学性能测试参照塑料拉伸性能试验方法国家标准GB/T1040-92，将正交实验得到的PE/稻草复合材料和PE分别制成哑铃型试样，在室温下，用微机控制电子万能试验机测试其拉伸力学性能，如拉伸强度，断裂伸长率。SEM分析分别对复合材料拉伸断裂断面和脆断断面进行SEM分析3结果与讨论3.1天然稻草与PE共混

图1天然稻草与PE(PE/R)共混三因素对拉伸强度的影响随着共混温度的增加，拉伸强度先是逐渐降低，然后逐渐增加，当温度为120℃时，拉伸强度为2.541MPa，130℃时拉伸强度最低为2.405MPa，比120℃时减少了5%。随着共混转速的增加，拉伸强度逐渐升高。从15rpm的2.465MPa到45rpm的2.721MPa。随着天然稻草含量的增加，拉伸强度呈下降趋势，从3.116MPa降低到2.366MPa，降低了24%。3.1天然稻草与PE共混

图2天然稻草与PE(PE/R)共混三因素对断裂伸长率的影响随着稻草含量的增加，断裂伸长率明显减小，从45.7%降低到17%，降低了62.8%，共混温度和共混转速对断裂伸长率的影响不大。

3.2氯化苄改性稻草与PE共混

图3氯化苄改性稻草与PE(PE/LHB)共混三因素对拉伸强度的影响随着共混转速的增加，拉伸强度先是升高，在25rmp（水平2）时出现一个小峰，然后又降低，在45rpm（水平4）时达到最大，由15rpm（水平1）时的2.73MPa增加到到45rpm时的2.868MPa，增长了5.1%。随着向聚合体基体中加入改性稻草，拉伸强度呈下降趋势，从3.152MPa降低到2.49MPa，降低了21%，小于天然稻草的降低幅度（24%）。随着共混温度的增加，拉伸强度先增大，后减少。

3.2氯化苄改性稻草与PE共混

图4氯化苄改性稻草与PE(PE/LHB)共混三因素对断裂伸长率的影响随着稻草含量的增加，断裂伸长率减少，从56.7%降低到21.7%，降低了61.7%。

3.3天然稻草WPC与改性稻草WPC力学性能比较图6天然稻草复合材料与氯化苄改性稻草复合材料断裂伸长率的比较相同的共混条件下改性稻草复合材料的断裂伸长率，改性稻草复合材料的断裂伸长率均明显高于天然稻草复合材料，最多高22%。3.3天然稻草WPC与改性稻草WPC力学性能比较3.4天然稻草复合材料与改性稻草复合材料SEM分析

图7复合材料拉伸断裂断面的SEM照片。(a)天然稻草复合材料

(b)改性稻草复合材料。3.4天然稻草复合材料与改性稻草复合材料SEM分析图8复合材料脆断断面的SEM照片。(a)天然稻草复合材料

(b)改性稻草复合材料。4结论稻草含量是影响天然稻草复合材料和氯化苄改性稻草复合材料的拉伸性能最主要因素。将天然