论文摘要
森林资源的日益匮乏、石油资源的短缺及环境污染的日益严重,近年来越来越受到人们的重视。利用油菜秸秆等植物秸秆类生物质原料代替木材与塑料制备新型复合材料,可充分利用废弃生物质资源,避免焚烧时所造成的环境污染,为其提供一条可靠的可持续发展的途径。然而,植物纤维与塑料基体间的相容性问题、生物质复合材料的结晶行为以及在储存使用过程中的老化问题,都将严重影响其各种性能。本文针对这些方面,采用硅烷偶联剂改善了油菜秆粉与HDPE的相容性,并研究了改性油菜秆粉（MRSF）/HDPE复合材料的结晶动力学及老化性能。主要结论如下:1.利用红外光谱对改性油菜秆粉进行分析,发现硅烷偶联剂（SG-Si900）水解产生的硅醇与油菜秆纤维表面的-OH结合生成了C-O-Si键,并且油菜秆纤维中一部分氢键被破坏,表明其与HDPE的相容性得到提高,较大地增加复合材料的力学性能。通过添加纳米二氧化硅（nano-SiO2）,发现改善了复合材料的力学性能,同时采用三元二次旋转正交设计优化了nano-SiO2的分散工艺,其最佳超声波分散工艺条件为:超声温度59℃,超声时间25.1min,超声频率32.5KHz。同时得到了关于温度Z1,时间Z2,频率Z3的三元二次回归方程:Y=0.362653-0.001513Z1-0.009720Z2-0.002860Z3+0.000620Z1Z2-0.000155Z1Z3-0.000262Z2Z3。2.通过对MRSF/HDPE复合材料及HDPE结晶动力学的研究,发现添加MRSF减弱了HDPE的结晶能力及速率,其不能作为HDPE的成核剂,各样品中HDPE的结晶成核方式为三维异相成核。微观形态的观察也证明了以上结论。通过采用几种模型对HDPE及MRSF/HDPE复合材料进行处理发现,Jeziorny法适合描述复合材料的早期结晶阶段,对结晶后期阶段由于HDPE存在二次结晶现象而出现了偏离;Ozawa法因为拟合曲线的非线性关系而不适合描述其结晶过程;Mo法因呈现较好地线性关系说明可以较好地描述其结晶过程。3.对于RSF/HDPE及nano-SiO2/RSF/HDPE复合材料,随着老化时间的增加,羰基指数先增加较快、到75d后增加趋于平缓,同时nano-SiO2/RSF/HDPE复合材料的羰基指数比RSF/HDPE复合材料高,而乙烯基指数在最初的15d内没有显著变化,这表明乙烯自由基的形成在老化早期发生了延迟现象。老化时间从15d至75d,乙烯基指数显著增加。75d后,乙烯基指数没有显著变化。同时nano-SiO2/RSF/HDPE复合材料的乙烯基指数要比RSF/HDPE复合材料低。老化复合材料的羰基指数和乙烯基指数随着片材厚度的增加逐渐减小,尤其在100至200μm之间变化非常显著。随着老化时间的增加,RSF/HDPE及nano-Si2/RSF/HDPE复合材料的结晶度从0d到75d逐渐增加,从75d到120d结晶度呈现下降趋势。以上的基础研究为农业废弃资源的综合利用以及农业产业化开辟了一条崭新的途径,为油菜秆纤维基复合材料的生产提供了一定的理论依据和实际参考。
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摘要Abstract缩写词表检索前言1 概述2 木塑复合材料研究进展2.1 界面相容性2.2 木纤维改性3 聚合物的结晶特点3.1 聚合物分子结构和结晶能力3.2 结晶速度与温度的关系3.3 影响结晶速度的其它因素3.4 结晶度对制品性能的影响4 聚合物结晶动力学研究进展5 木塑复合材料老化研究进展5.1 研究现状5.2 高分子材料的老化机理6 本文研究内容第一章 油菜秆粉/高密度聚乙烯复合材料的制备0 引言1 材料与方法1.1 实验材料1.2 实验仪器1.3 实验方法1.3.1 油菜秸秆粉的制备1.3.2 油菜秆粉的改性2的改性'>1.3.3 nano-SiO2的改性1.3.4 纳米二氧化硅的分散1.3.5 油菜秆/HDPE复合材料的制备1.3.6 力学性能测试1.3.7 吸潮率测定2.结果与讨论2.1.油菜秆粉的改性研究2对油菜秆粉/HDPE复合材料的影响'>2.2 改性nano-SiO2对油菜秆粉/HDPE复合材料的影响2.2.1 纳米二氧化硅的分散2的改性'>2.2.2 nano-SiO2的改性2对油菜秆粉/HDPE复合材料力学性能的影响'>2.2.3 改性nano-SiO2对油菜秆粉/HDPE复合材料力学性能的影响2.3 增容剂对油菜秆粉/HDPE复合材料力学性能的影响2.4 复合材料实验配方的确定2.5 RSF/HDPE复合材料的吸潮性3 小结第二章 油菜秆纤维基复合材料的结晶特性0 前言1.材料与方法1.1 实验材料与试剂1.2 实验仪器1.3 实验方法1.3.1 材料预处理1.3.2 改性油菜秆/高密度聚乙烯（MRSF/HDPE）复合材料的制备1.3.3 DSC试验1.3.4 偏光显微镜试验2 结果与分析2.1 等温结晶动力学研究2.1.1 理论基础2.1.2 等温结晶动力学2.2 非等温结晶动力学研究2.2.1 理论基础2.2.2 非等温结晶动力学2.3 结晶微观形态观察3 小结第三章 油菜秆纤维基复合材料的自然老化特性0 引言1.材料与方法1.1 实验材料1.2 实验仪器1.3 实验方法1.3.1 材料预处理2/RSF/HDPE复合材料的制备'>1.3.2 RSF/HDPE及nano-SiO2/RSF/HDPE复合材料的制备1.3.3 户外老化试验1.3.4 傅立叶红外光谱（FTIR）分析1.3.5 差示扫描量热仪（DSC）分析1.3.6 色度分析2 结果与分析2/RSF/HDPE复合材料红外光谱分析'>2.1 不同老化时间的RSF/HDPE与nano-SiO2/RSF/HDPE复合材料红外光谱分析2.1.1 羰基指数2.1.2 乙烯基指数2/RSF/HDPE复合材料红外光谱分析'>2.2 不同老化深度的nano-SiO2/RSF/HDPE复合材料红外光谱分析2/RSF/HDPE复合材料的红外结晶度'>2.3 RSF/HDPE及nano-SiO2/RSF/HDPE复合材料的红外结晶度2.4 DSC法对老化前后RSF/HDPE复合材料的相对结晶度研究2.5 色度仪对RSF/HDPE复合材料老化片材的颜色分析3 小结参考文献致谢附录
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