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木塑发泡材料的制备与性能研究

作　者: 朱敏
导　师: 徐卫兵
学　校: 合肥工业大学
专　业: 材料学
关键词: 木塑复合材料发泡性能聚丙烯聚乙烯
分类号: TQ328
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

木塑复合材料是由热塑性聚合物与木屑或木粉、植物纤维粉等共混,并添加各种加工助剂,经过高温混炼再经挤出、模压、注射等成型加工而制得的一种环保复合材料。该材料成本低,可广泛应用于建筑、交通、轻工业等部门,具有广阔的市场前景和环保价值。木塑复合材料也有一些不足,木塑复合材料的密度通常为实木材料密度的两倍,而且由于木纤维作为填料加入导致复合材料延展性和冲击强度的下降。本课题主要通过以下几个方面研究并制备了木塑发泡复合材料。(1)通过对比实验研究了PP和PE基木塑复合材料的配方。考察了木粉含量,相容剂含量对复合材料性能的影响,得出的最佳配比为木粉含量为60%,PP-g-MAH含量为8%,。(2)选择合适的发泡剂对上面制得的木塑材料发泡,研究了发泡剂含量,木粉含量对PP和PE基木塑材料的性能影响。结果表明:经发泡的木塑复合材料的密度有了较大的下降,冲击强度得到提高。但是拉伸和弯曲强度会随着发泡剂含量的增加而逐渐降低。发泡剂用量为1.5%时,PP基复合材料的密度降低了17%,冲击强度达到23.3kJ/m2。PE基复合材料的密度降低了18.8%,冲击强度提高了23%。PP基复合材料的发泡剂应选用TA-210,最佳用量为1.5%,PE基复合材料的发泡剂应选用TA-600,最佳用量为1%。木粉含量增加小幅提高了材料的密度,降低了材料的力学性能,但是由于木粉的加入能够大大降低材料的成本,所以可以综合考虑选择木粉的添加量。(3)用自制的发泡母料对比经发泡剂发泡的复合材料,考察了加工条件对发泡材料的性能影响,并用电镜观察了泡孔的结构。结果表明,用发泡母料发泡的复合材料的性能要好于未通过发泡母料发泡的复合材料。发泡剂的用量决定发气量的多少,由于本次实验为微孔发泡,并且发泡剂用量越多,性能下降越厉害,当发泡剂的量为0.5%时为最佳。成核剂的加入,可以增加气泡核的数量,使得泡孔分布均匀,孔径大小相近,复合材料性能上升,但是当其加入量增多时,就会变成填料,导致性能下降。本论文中以8%为佳。发泡木塑的生产中,控制因素很重要。本次实验中根据所用的树脂性能,加工温度180℃为最佳的,而为了保障其不补料,其操作步骤中在射出后先让其样品冷却下来,再储料的方式。通过电镜的观察可知用发泡母料发泡过的复合材料泡孔结构比未经发泡母料发泡的泡孔更加均匀且泡孔直径更小。(4)研究了回收塑料替代新料和竹粉稻壳粉替代木粉的性能。结果显示,在生产条件未改变的前提下采用回收料代替新料制备发泡复合材料是可行的。完全采用回收料替代新料制备的复合材料在力学性能上低于新料制备的复合材料。但性能差别不明显。但用回收料可以减少废旧塑料对环境造成的影响还可以为企业降低生产成本。竹粉替代的复合材料密度最大,弯曲性能最好,但稻壳粉替代的复合材料冲击强度最好。表明本文的配方有着较强的适用性,在实际生产中有着比较好的指导意义。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
致谢  9-15
第一章绪论  15-24
  1.1 引言  15-16
  1.2 木塑复合材料的制备  16-18
    1.2.1 木塑复合材料的原料  16-17
    1.2.2 木塑复合材料的生产工艺  17-18
  1.3 木塑发泡材料的制备和研究进展  18-22
    1.3.1 以聚氯乙烯为基体的复合材料的发泡研究  18-19
    1.3.2 以聚烯烃为基体的木塑复合材料的发泡研究  19-21
    1.3.3 以苯乙烯类树脂为基体的木/塑复合材料的发泡研究  21-22
    1.3.4 木塑发泡复合材料的发展趋势  22
  1.4 本论文的研究目的及内容  22-24
    1.4.1 研究目的及意义  22-24
第二章 PP/PE 基木塑复合材料的制备与性能研究  24-31
  2.1 实验  24-25
    2.1.1 实验原料  24
    2.1.2 实验仪器  24
    2.1.3 实验方法  24-25
    2.1.4 测试与表征  25
  2.2 结果与讨论  25-30
    2.2.1 木粉含量对复合材料的性能影响  25-28
    2.2.2 相容剂含量对复合材料力学性能的影响  28-30
  2.3 结论  30-31
第三章 PP 和PE 基木塑发泡材料性能的研究  31-40
  3.1 实验部分  31-32
    3.1.1 实验原料  31
    3.1.2 实验仪器  31
    3.1.3 实验方法  31-32
    3.1.4 测试与表征  32
  3.2 结果与讨论  32-39
    3.2.1 不同发泡剂的选择  32-36
    3.2.2 不同发泡剂含量对PP 基复合材料性能的影响  36-37
    3.2.3 不同木粉含量对PP 基复合材料性能的影响  37
    3.2.4 不同发泡剂含量对PE 基复合材料性能的影响  37-38
    3.2.5 不同发泡剂含量对PE 基复合材料性能的影响  38-39
    3.2.6 不同木粉含量对PE 基复合材料性能的影响  39
  3.3 本章小结  39-40
第四章发泡母料对 PP 和 PE 基复合材料发泡的性能影响  40-54
  4.1 实验部分  40-41
    4.1 1 实验原料  40
    4.1.2 实验设备  40
    4.1.3 PP/木塑发泡材料的制备  40-41
    4.1.4 性能测试  41
  4.2 结果与讨论  41-52
    4.2.1 使用和未使用发泡母料对 PP/PE 基复合材料性能的影响。  41-45
    4.2.2 成核剂的品种、用量与发泡复合材料性能的关系  45-49
    4.2.3 注射工艺的影响  49-50
    4.2.4 发泡制品与未发泡制品的断面形貌分析  50-51
    4.2.5 不同替代树脂和替代填料的研究  51-52
  4.3 本章小结  52-54
第五章结论  54-56
参考文献  56-60
硕士期间发表论文  60-62

木塑发泡材料的制备与性能研究

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