麦秸纤维、废旧塑料与聚丙烯树脂相容性的研究

论文摘要

以农业剩余物代替木材、废旧塑料代替树脂,开发一种工业化应用的绿色环保型的植物纤维/废旧塑料复合材料,不仅可为丰富的农业剩余物开辟一个崭新的应用领域,提高废旧塑料的利用率,而且还可降低农作物秸秆和废旧塑料焚烧对环境的污染,符合国家节能减排、绿色环保的可持续发展战略,是新材料研究领域的热点之一。本课题选用资源丰富、来源广泛的麦秸秆、聚丙烯废旧塑料作为原料,研究麦秸纤维与聚丙烯塑料间的相容性。根据总体设计方案,首先探索了麦秸纤维的提取工艺(酸碱提取法和热磨提取法)以及表面处理工艺;其次,将预处理的麦秸纤维分别与聚丙烯树脂、废旧聚丙烯塑料复合;最后,通过力学性能测试以及微观组织结构分析,研究麦秸纤维含量、偶联剂种类以及MAPP含量对麦秸纤维与聚丙烯塑料相容性的影响。结果表明:经酸浸泡后,再放进10%的NaOH溶液中于90℃下机械搅拌1h所得纤维较纯净;热磨提取的麦秸纤维表面活性官能团含量较多,类似于麦秸秆内表面的组织结构;与聚丙烯塑料复合时,经3%KH550处理后的麦秸纤维含量为20～25%,并添加6～8%MAPP,麦秸纤维保持了较好的分散性,与塑料间的界面相容性较好,材料的力学性能最佳;与酸碱提取工艺相比,热磨提取工艺简单,材料的宏观形貌较美观、力学性能提高较大。以上这些研究结果对麦秸纤维/废旧塑料复合材料的产业化应用将具有重要的理论与实用参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 植物纤维及其应用
• 1.1.1 植物纤维的特点
• 1.1.2 植物纤维的应用
• 1.2 废旧塑料的回收与利用
• 1.2.1 塑料性能特点及应用
• 1.2.2 废旧塑料的回收
• 1.3 植物纤维/塑料复合材料的研究现状
• 1.3.1 国内研究现状
• 1.3.2 国外研究现状
• 1.3.3 存在问题
• 1.4 本课题研究意义及内容
• 1.4.1 本课题研究的意义
• 1.4.2 本课题研究的内容
• 第二章 原料、设备及试验原理
• 2.1 研究方案的总体设计
• 2.1.1 麦秸纤维的提取
• 2.1.2 麦秸纤维的化学表面处理
• 2.1.3 麦秸纤维/塑料复合材料的制备工艺
• 2.1.4 组织形貌观察与性能测试
• 2.2 试验原料与试剂
• 2.2.1 麦秸杆
• 2.2.2 废旧聚丙烯
• 2.2.3 聚丙烯树脂
• 2.2.4 其它试剂
• 2.3 主要试验设备与装置
• 第三章 麦秸纤维预处理工艺的探索
• 3.1 麦秸纤维的酸碱提取工艺
• 3.1.1 NaOH 溶液浓度的确定
• 3.1.2 加热温度、浸泡时间的确定
• 3.2 麦秸纤维的热磨提取工艺
• 3.3 硅烷偶联剂对麦秸纤维表面结构的影响
• 3.3.1 酸碱提取麦秸纤维的表面结构
• 3.3.2 热磨提取麦秸纤维的表面结构
• 3.4 本章小结
• 第四章 麦秸纤维/聚丙烯树脂复合材料的相容性
• 4.1 麦秸纤维含量对复合材料相容性的影响
• 4.2 偶联剂种类对复合材料相容性的影响
• 4.2.1 偶联剂种类对复合材料拉伸强度的影响
• 4.2.2 偶联剂种类对复合材料弯曲性能的影响
• 4.2.3 偶联剂种类对复合材料冲击强度的影响
• 4.3 相容剂含量对复合材料相容性的影响
• 4.3.1 相容剂含量对复合材料拉伸强度的影响
• 4.3.2 相容剂含量对复合材料弯曲强度的影响
• 4.3.3 相容剂含量对复合材料冲击强度的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 麦秸纤维/聚丙烯树脂/废旧塑料复合材料的相容性
• 5.1 废旧塑料与聚丙烯复合材料的相容性
• 5.1.1 聚丙烯树脂添加量对复合材料力学性能的影响
• 5.1.2 CPE/EVA 添加量对复合材料力学性能的影响
• 5.2 麦秸纤维/废旧聚丙烯/聚丙烯树脂复合材料的相容性
• 5.2.1 麦秸纤维长度、含量对复合材料相容性的影响
• 5.2.2 偶联剂种类对复合材料相容性的影响
• 5.2.3 相容剂含量对复合材料相容性的影响
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文