首页> 正文

新型PVDF基木塑复合材料体系界面行为及物性研究

2020-12-07阅读(439)

新型PVDF基木塑复合材料体系界面行为及物性研究

论文摘要

木塑复合材料（WPC）具有热伸缩性和吸水性小,尺寸稳定性好,耐菌噬,使用、维修简便等优点,充分体现了可再生资源有效利用,开始代替木材广泛应用于户外建筑等多个领域。目前,以聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等为基体的木塑复合材料存在抗紫外线、耐水性及阻燃性三项功能难以兼顾的技术难题。本论文提出采用聚偏氟乙烯（PVDF）作为木塑复合材料的基体树脂,通过硅烷提高PVDF和木粉的界面相容性,系统研究了复合材料界面结构、外界环境作用下界面响应行为及对力学、耐水、阻燃等物性的影响规律,揭示了力学性能增强机制、抗紫外老化及破坏机理、耐水界面结构形态和凝聚相协同阻燃机制,成功开发了集抗紫外线、耐水及阻燃于一体的高性能PVDF基木塑复合材料。主要研究工作包括:（1）针对PVDF基木塑复合材料界面结构及特性要求,优选出三氟丙基三甲氧基硅烷（TF3）、十七氟癸基三甲氧基硅烷（TF17）等四种木粉表面改性剂,木粉表面通过形成醚共价键Si-O-Cellulose均获得了不同程度疏水改性;含氟长链的空间位阻效应使得形成于木粉表面的Si-O-Cellulose数量减少。（2）系统研究了硅烷改性复合材料的界面性质及力学性能增强机制。硅烷改性优化使复合材料力学性能得到明显增强,2.0wt%TF3改性的复合材料抗弯和IZOD冲击强度分别达到53.7MPa和3.576KJ/m2。力学性能增强机理是硅烷改性木粉表面的有机功能基团-R与PVDF之间较强的范德华力和机械咬合力,反映在复合材料的冲击断面中有木粉纤维纵向截断,且断面层次分明。（3）首次考察了硅烷改性复合材料在紫外线辐照条件下的界面和聚集态结构特性及抗老化机理。经紫外线辐照后,复合材料的界面相及基体连续相发生交联和断链,影响了不同硅烷改性界面相的分子间作用力,聚合物链段运动能力及复合材料的力学性能得到相应改变;KH-550、TF3、TF17改性复合材料界面相的固态无定形区域形成新结晶。（4）研究了硅烷改性木塑复合材料界面结构对水汽传输特性的影响。研究表明,硅烷改性木粉与基体的界面结合较好,界面层间隙小,材料吸水率低。紫外线辐照后复合材料吸水总量因木粉纤维上光降解产生的羟基数量增加而升高;界面层与木粉内产生的多通道孔隙增加了其浸渍初始阶段的吸水速率。（5）研究了硅烷协同增强复合材料的阻燃特性及机制。硅烷可以协同增强PVDF基木塑复合材料的阻燃性能,材料的燃烧热分解产物H2O、CO2等形成气相阻隔屏障,阻碍氧气和热量的渗透;A-151、TF3和TF17协效催化木粉纤维在燃烧表面形成大量堆叠炭粒,有效阻隔火焰及热量的传播。2.0wt%TF3改性的PVDF复合材料LOI为38.7%,0.8mm试样可以达到UL94-VO燃烧等级。

论文目录

  • 致谢
  • 前言
  • 摘要
  • Abstract
  • 目次
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 课题的背景及意义
  • 1.2 木塑复合材料的界面改性技术
  • 1.2.1 马来酸酐接枝改性聚合物
  • 1.2.2 硅烷偶联剂
  • 1.2.3 其它化学改性方法
  • 1.3 木塑复合材料的抗紫外线老化研究
  • 1.4 木塑复合材料的耐水性研究
  • 1.5 木塑复合材料的阻燃研究
  • 1.6 课题目标及研究内容
  • 第二章 实验方案
  • 2.1 总体研究方案
  • 2.2 实验主要原料
  • 2.3 材料制备方法
  • 2.3.1 木粉的表面改性处理
  • 2.3.2 复合材料样品制备
  • 2.4 分析及测试
  • 2.4.1 红外分析
  • 2.4.2 材料微观形貌
  • 2.4.3 紫外线加速老化
  • 2.4.4 动态力学分析
  • 2.4.5 差示扫描量热分析
  • 2.4.6 力学性能
  • 2.4.7 耐磨性能
  • 2.4.8 耐水性能
  • 2.4.9 阻燃性能
  • 第三章 木粉的硅烷改性研究
  • 3.1 硅烷对木粉的改性及表征
  • 3.2 硅烷改性木粉的表观形貌结构分析
  • 3.3 本章小结
  • 第四章 硅烷改性增强复合材料力学性能及界面行为研究
  • 4.1 复合材料的抗弯性能研究
  • 4.2 复合材料的抗冲击性能研究
  • 4.3 复合材料的表面耐磨性能研究
  • 4.4 增强复合材料力学性能的界面机制分析
  • 4.5 本章小结
  • 第五章 复合材料的抗紫外线老化机理研究
  • 5.1 硅烷改性界面的抗紫外线破坏机理研究
  • 5.2 复合材料抗紫外线老化的动态机械性能研究
  • 5.3 复合材料抗紫外线老化的聚集态结构分析研究
  • 5.4 本章小结
  • 第六章 硅烷改性界面对复合材料水汽传输特性的影响
  • 6.1 硅烷改性界面结构对水汽传输的影响分析
  • 6.2 紫外线辐照对复合材料界面水汽传输能力的影响研究
  • 6.3 本章小结
  • 第七章 硅烷协同增强复合材料的阻燃特性及机理研究
  • 7.1 硅烷改性木粉对复合材料阻燃性能的影响分析
  • 7.2 复合材料的燃烧行为及阻燃机理分析
  • 7.3 硅烷协效催化木粉纤维的高温成炭行为研究
  • 7.4 本章小结
  • 第八章 全文总结
  • 参考文献
  • 作者简历及在学期间所取得的科研成果

    • 相关论文文献

    • [1].超细木粉粒度在线检测系统设计初探[J]. 西部林业科学 2016(04)
    • [2].一种新型环保木粉机的设计[J]. 环球市场信息导报 2014(37)
    • [3].利用回收轮胎脱硫橡胶粉末和木粉制备的复合材料[J]. 橡胶科技 2017(09)
    • [4].液氮研磨对桉树木粉颗粒结构的影响[J]. 南京林业大学学报(自然科学版) 2014(06)
    • [5].球磨对胡桑木粉可及度影响的研究[J]. 林产化学与工业 2015(01)
    • [6].木粉吸热对木粉爆炸最大压力的影响[J]. 林业工程学报 2018(04)
    • [7].基于遗传算法的超细木粉图像分割研究[J]. 林业科技 2014(01)
    • [8].微纳米木粉粒度分选控制系统的研究[J]. 林业实用技术 2013(02)
    • [9].超细木粉的加工原理与运动分析[J]. 西部林业科学 2012(05)
    • [10].超细木粉工业化制备装备设计研究[J]. 木工机床 2011(04)
    • [11].竹木粉在改性沥青防水卷材中的研究应用[J]. 中国建筑防水 2010(20)
    • [12].乙酰化前处理对杨木木粉染色性及光稳定性的影响[J]. 东北林业大学学报 2015(12)
    • [13].杨木木粉/聚乳酸复合材料的制备及其在3D打印上的应用[J]. 科技导报 2016(19)
    • [14].400目木粉筛选检测与图像形状特征描述[J]. 林产工业 2015(08)
    • [15].木粉加工目数与细胞裂解机理的研究[J]. 中南林业科技大学学报 2013(12)
    • [16].发电用木粉粉碎理论及粉碎装备的设计[J]. 机械设计与制造 2009(06)
    • [17].MFJ500型木粉机[J]. 山东化工 2008(01)
    • [18].浅析木粉材料对改性铵油炸药性能的影响[J]. 江西煤炭科技 2011(04)
    • [19].聚丙烯/苄基化木粉共混的力学性能研究[J]. 广东化工 2011(07)
    • [20].木粉表面自由能和表面极性对木塑复合材料界面的影响[J]. 高分子材料科学与工程 2009(07)
    • [21].辣木粉主要营养成分分析研究[J]. 食品研究与开发 2017(13)
    • [22].多微孔苄基木粉的制备及其对铜离子的吸附性能[J]. 湖南师范大学自然科学学报 2015(01)
    • [23].不同材料增强苄基化木粉复合材料的制备[J]. 林业科技开发 2015(01)
    • [24].基于有限元法超细木粉的力学分析[J]. 森林工程 2015(02)
    • [25].改性木粉/碱木质素在橡胶中的应用研究[J]. 林业工程学报 2017(04)
    • [26].红外光谱法测定杉木/聚丙烯复合材料中木粉和塑料含量[J]. 光谱学与光谱分析 2015(06)
    • [27].辣木粉对肉仔鸡血液生理生化指标的影响[J]. 中国兽医杂志 2009(05)
    • [28].木粉疏水改性对HDPE基木塑复合材料性能的影响[J]. 化工进展 2020(09)
    • [29].真空绝热板芯材木粉原料的隔热性能分析[J]. 森林与环境学报 2019(01)
    • [30].木粉增强聚丙烯复合材料制备及性能研究[J]. 玻璃钢/复合材料 2019(03)

    标签：;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  

    新型PVDF基木塑复合材料体系界面行为及物性研究
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2025 毕速过 版权所有 鄂ICP备12018319号-5