氯化苄、十八烷酰氯改性杉木粉及对PP复合材料力学性能的影响

论文摘要

本文采用氯化苄和十八烷酰氯改性杉木粉,考察了改性杉木粉对PP复合材料力学性能的影响。主要研究工作如下:首先,分别用浓度为8%的NaOH溶液和丙酮,处理了200目左右的杉木粉,通过FT-IR、XRD、TG和SEM等手段,分析了处理前后杉木粉的结构和性能的变化。处理后的杉木粉在1732cm–1处羰基的特征吸收峰消失,表明杉木粉中含羰基的小分子化合物被溶出;木质纤维素的部分结晶和氢键被破坏,500℃时杉木粉的残碳率为26%;碱溶液处理降低了杉木粉的相对结晶度。其次,以甲苯为溶剂、NaOH为催化剂,使用氯化苄对杉木粉进行了苄基化改性,研究了工艺条件对改性杉木粉增重率（WPG）的影响。通过FT-IR、XRD、TG、DSC和SEM等手段,分析了改性杉木粉的结构和性能,研究了改性杉木粉对水、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、氯仿、正己烷的吸附性能。杉木粉改性后木质纤维素结晶被破坏,500℃时残碳率为20%,对溶剂的吸附性能随着改性杉木粉WPG的增长不断下降。第三,在以DMF为溶剂的条件下,讨论了不使用吡啶和使用吡啶的两种反应体系对十八烷酰氯改性杉木粉WPG的影响。并在使用吡啶的反应体系下研究了工艺条件对改性杉木粉WPG的影响。通过FT-IR、XRD、TG等手段,分析了改性杉木粉的结构和性能,并研究了改性杉木粉对水、乙醇、DMF、氯仿、正己烷的吸附性能。十八烷酰氯改性后的杉木粉木质纤维素结晶被破坏, 500℃时残碳率为17%,对溶剂的吸附性能与苄基化杉木粉相似。最后,用双辊筒炼塑机分别将两种改性杉木粉与聚丙烯（PP）共混,制备了改性杉木粉/PP复合材料。研究了改性杉木粉WPG、含量对复合材料力学性能的影响,并使用SEM研究了复合材料冲击断面的表观形态。苄基化杉木粉/PP复合材料在改性杉木粉WPG=50%、含量为10%时的冲击强度最高;十八烷酰氯改性杉木粉/PP复合材料在改性杉木粉WPG=55%、含量为10%时综合力学性能较好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 木材的特性
• 1.2.1 木材的化学组成
• 1.2.2 木材的物理结构特征
• 1.3 木材的化学反应
• 1.3.1 木材的分解
• 1.3.2 木材的改性
• 1.3.2.1 木材的醚化反应
• 1.3.2.2 木材的酯化反应
• 1.3.2.3 其他改性方法
• 1.4 木材/塑料复合材料的研究现状
• 1.4.1 木塑复合材料简述
• 1.4.2 聚丙烯改性方法简述
• 1.4.3 木材/聚丙烯复合材料的研究进展
• 1.5 本文的研究思路与内容
• 第二章 预处理对杉木粉结构和性能影响的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验药品与仪器
• 2.2.2 实验步骤
• 2.2.3 分析测试仪器
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 杉木粉的FT-IR 分析
• 2.3.2 杉木粉的XRD 分析
• 2.3.3 杉木粉的TG 分析
• 2.3.4 杉木粉的SEM 分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 苄基化杉木粉的制备与表征
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验药品与仪器
• 3.2.2 苄基化杉木粉的制备
• 3.2.3 苄基化杉木粉对溶剂的吸附性测试
• 3.2.4 分析测试仪器
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 工艺条件对苄基化杉木粉 WPG 的影响
• 3.3.1.1 NaOH 浓度对苄基化杉木粉 WPG 的影响
• 3.3.1.2 氯化苄用量对苄基化杉木粉 WPG 的影响
• 3.3.1.3 反应温度对苄基化杉木粉 WPG 的影响
• 3.3.1.4 反应时间对苄基化杉木粉 WPG 的影响
• 3.3.2 苄基化杉木粉的FT-IR 分析
• 3.3.3 苄基化杉木粉的 XRD 分析
• 3.3.4 苄基化杉木粉的TG 分析
• 3.3.5 苄基化杉木粉的DSC 分析
• 3.3.6 苄基化杉木粉的SEM 分析
• 3.3.7 苄基化杉木粉对溶剂的吸附性研究
• 3.4 本章小结
• 第四章 十八烷酰氯改性杉木粉的制备与表征
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验药品与仪器
• 4.2.2 十八烷酰氯改性杉木粉的制备
• 4.2.3 十八烷酰氯改性杉木粉对溶剂的吸附性测试
• 4.2.4 分析测试仪器
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 不同反应体系对十八烷酰氯改性杉木粉的影响
• 4.3.2 工艺条件对十八烷酰氯改性杉木粉的影响
• 4.3.2.1 吡啶用量对十八烷酰氯改性杉木粉 WPG 的影响
• 4.3.2.2 反应时间对十八烷酰氯改性杉木粉 WPG 的影响
• 4.3.2.3 酰氯用量对十八烷酰氯改性杉木粉 WPG 的影响
• 4.3.2.4 反应温度对十八烷酰氯改性杉木粉 WPG 的影响
• 4.3.3 十八烷酰氯改性杉木粉的FT-IR 分析
• 4.3.4 十八烷酰氯改性杉木粉的 XRD 分析
• 4.3.5 十八烷酰氯改性杉木粉的TG 分析
• 4.3.6 十八烷酰氯改性杉木粉对溶剂的吸附性研究
• 4.4 本章小结
• 第五章 改性杉木粉/PP 复合材料的制备与力学性能测试
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验药品与仪器
• 5.2.2 改性杉木粉/PP 复合材料的制备
• 5.2.3 分析测试仪器
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 苄基化杉木粉/PP 复合材料力学性能的研究
• 5.3.2 苄基化杉木粉/PP 复合材料的 SEM 分析
• 5.3.3 十八烷酰氯改性杉木粉/PP 复合材料的力学性能研究
• 5.3.4 十八烷酰氯改性杉木粉/PP 复合材料的 SEM 分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文