论文摘要
与木质纤维材料复合生产木塑复合材料是废旧塑料高效利用的重要途径,然而,废旧塑料往往是由性质各异的几种非极性聚合物废弃物组成的混合物,塑料组分之间、塑料与木质纤维之间的相容性差,而且由于降解等原因,造成木塑复合材料的力学性能较差,因此需要对废旧塑料进行改性。本文利用反应挤出的方法,以马来酸酐（MAH）作为功能性接枝单体,在过氧化二异丙苯（DCP）引发下,在双螺杆挤出机中对聚丙烯-聚乙烯（PP-PE）混合物进行了熔融共混接枝。以接枝改性的聚烯烃共混物作为基体,与木纤维复合制备木塑复合材料。在新塑料的基础上,再对废旧塑料进行研究。利用傅立叶变换红外光谱法和扫描电子显微镜分析法对聚烯烃共混接枝物进行了表征,通过力学试验和流变分析方法分别对聚烯烃共混接枝物及其木塑复合材料的力学性能和动态流变性质进行了评价和研究。研究表明,通过对比接枝产物与未接枝PP-PE的红外光谱图,证明MAH已经成功接枝到PP-PE上。经过接枝改性,共混物组分之间的相容性改善,因而拉伸强度得到了较大提高,但是冲击强度却略有降低。接枝反应过程中,MAH用量和工艺条件对接枝效果有很大的影响,进而影响接枝产物的力学性能。以接枝PP-PE作为木塑复合材料的基体,不论新塑料还是废旧塑料,都使木纤维与PP-PE共混物之间的界面结合得到了改善,进而提高了复合材料的力学性能。当MAH用量为1.0%时,木纤维/新塑料复合材料的弯曲强度和无缺口冲击强度分别提高了50.4%和90.8%,木纤维/废旧塑料复合材料的弯曲强度和无缺口冲击强度分别提高了40.2%和53.4%。扫描电镜的观察结果也表明,通过接枝改性,不仅改善了PP-PE共混体系的相容性,同时也改善了木纤维与PP-PE共混物之间的相容性。利用旋转流变仪,通过动态应变扫描来确定材料的线性粘弹性区域,结果显示MAH用量对接枝物的线性粘弹性范围基本没有影响,木纤维的存在使复合材料的线性粘弹性区域在更低的应变幅度范围出现。动态频率扫描结果表明,所有试样在高频区域的流变行为均呈现相似性,相对于高频区域,低频区域流变参数所呈现的差异更为显著。接枝过程中MAH用量和螺杆转速对流变性能的影响也在低频区域显示出来。聚烯烃接枝前后各流变参数的差异意味着聚烯烃结构的变化,表明聚烯烃共混物在接枝过程中发生了降解,也可能产生了轻度交联。木纤维的存在使复合材料体系的流变行为远远偏离于聚合物基体,表现出极为显著的剪切变稀行为。储能模量的“第二平台”和tand峰的出现反映了材料的“似固体行为”,提供了与体系形态结构相关的重要信息。上述流变研究结果可作为共混接枝改性聚烯烃木塑复合材料成型加工过程中工艺控制和模具设计的科学依据。