花生壳粉末制作填充材料工艺及其性能研究

论文摘要

随着世界人口的增加,固体废弃物越来越多,固体废弃物的处理已经成为世界范围的难题。对这些废弃资源的再利用将从很大程度缓解环境问题。本文利用花生壳粉末为增强材料,以PP和PP/TPU为基体,采用先共混塑炼再热压的方法制备了花生壳粉末/PP复合材料及花生壳粉末/PP/TPU复合材料,首次将制备的花生壳粉末复合材料应用于填充材料领域,并依照填充材料要求检测复合材料的各项物理性能,研究了复合材料制备过程中工艺参数与复合材料性能之间的关系,并确定了制备花生壳粉末复合材料的最优工艺。(1)测试并分析了花生壳粉末/PP复合材料的性能,研究了花生壳粉末质量分数、热压压力、热压温度、热压时间等工艺参数对复合材料性能的影响。利用单因素分析和正交实验得出制备花生壳粉末／PP复合材料的最优工艺为：花生壳粉末质量分数为40%,热压温度为175℃,热压压力为12MPa,热压时间为10mmin。此时复合材料的拉伸强度为19.96MPa,弯曲强度为35.67MPa,冲击强度为10.4KJ/m2,吸水率为8.22%,密度为1.11g/cm2。(2)测试并分析了花生壳粉末/PP/TPU复合材料的性能。研究了花生壳粉末质量分数、基体PP与TPU的比例、热压压力、热压温度、热压时间等工艺参数对复合材料性能的影响。利用单因素分析和二次回归正交旋转组合设计方法得出制备花生壳粉末/PP/TPU复合材料的最优工艺为：花生壳粉末质量分数为30%,基体PP/TPU比例为3：1,热压温度为174℃,热压压力为13MPa,热压时间为9min。此时复合材料的拉伸强度为25.49MPa,弯曲强度为44.48MPa,冲击强度为11.35KJ/m2,吸水率为24.1%,密度为1.1g/cm2。(3)测试并分析了花生壳粉末/PP/TPU复合材料加入阻燃剂Mg(OH)2后的性能。利用单因素分析法确定加入最佳阻燃剂含量为：Mg(OH)2:PP:TPU为4：3：1,此时复合材料LOI值为29.7,拉伸强度为10.37MPa,弯曲强度为29.42MPa,冲击强度为3.85KJ/m2,吸水率为12.76%,密度为1.25g/cm2。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 废弃花生壳材料回收利用的必要性
• 1.2 研究的目的及意义
• 1.2.1 研究目的
• 1.2.2 研究意义
• 1.3 废弃花生壳复合材料研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 家居填充材料的要求
• 1.5 本课题研究内容
• 1.6 本课题创新点
• 第二章 花生壳粉末/PP复合材料的制备及性能研究
• 2.1 实验原材料和实验设备
• 2.1.1 实验原材料
• 2.1.2 实验设备
• 2.1.3 模具的选用
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 花生壳粉末的制备
• 2.2.2 原料的混合、称重
• 2.2.2.1 花生壳粉末质量分数的选择
• 2.2.2.2 热压温度的选择
• 2.2.2.3 热压压力的选择
• 2.2.2.4 热压时间的选择
• 2.2.2.5 塑炼时间的选择
• 2.2.2.6 塑炼温度的选择
• 2.2.3 共混塑炼
• 2.2.4 热压制板
• 2.2.5 冷压成型
• 2.3 材料性能测试方法
• 2.3.1 拉伸性能测试
• 2.3.1.1 实验原理
• 2.3.1.2 实验设备及条件
• 2.3.1.3 试样形式及尺寸
• 2.3.1.4 实验步骤
• 2.3.1.5 计算公式
• 2.3.2 弯曲性能测试
• 2.3.2.1 实验原理
• 2.3.2.2 实验设备及条件
• 2.3.2.3 试样形式及尺寸
• 2.3.2.4 实验步骤
• 2.3.2.5 计算公式
• 2.3.3 冲击性能测试
• 2.3.3.1 实验原理
• 2.3.3.2 实验设备及条件
• 2.3.3.3 试样形式及尺寸
• 2.3.3.4 实验步骤
• 2.3.3.5 计算公式
• 2.3.4 吸水性能测试
• 2.3.4.1 实验原理
• 2.3.4.2 实验设备及条件
• 2.3.4.3 试样形式及尺寸
• 2.3.4.4 实验步骤
• 2.3.4.5 计算公式
• 2.3.5 密度测试
• 2.3.5.1 实验原理
• 2.3.5.2 实验设备及条件
• 2.3.5.3 试样形式及尺寸
• 2.3.5.4 实验步骤
• 2.3.5.5 计算公式
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 单因素分析
• 2.4.1.1 花生壳粉末质量分数对复合材料力学性能的影响
• 2.4.1.2 热压温度对拉伸、弯曲和冲击性能的影响
• 2.4.1.3 热压压力对拉伸、弯曲和冲击性能的影响
• 2.4.1.4 热压时间对拉伸、弯曲和冲击性能的影响
• 2.4.2 正交实验结果分析
• 第三章 花生壳粉末/PP/TPU复合材料的制备及性能研究
• 3.1 实验原材料和实验设备
• 3.1.1 实验原材料
• 3.1.2 实验设备
• 3.1.3 模具的选用
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 单因素分析法
• 3.2.2 二次回归正交旋转组合设计分析法
• 3.3 材料性能测试方法
• 3.4 实验结果与讨论
• 3.4.1 单因素分析
• 3.4.2 二次回归正交旋转组合设计实验分析
• 3.5 最优工艺下两种不同基体制得复合材料性能的对比
• 第四章 花生壳粉末/PP/TPU阻燃复合材料制备及性能研究
• 4.1 实验原材料和实验设备
• 4.1.1 实验原材料
• 4.1.2 实验设备
• 4.1.3 模具的选用
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 工艺流程
• 4.2.2 氢氧化镁用量的选择
• 4.3 检测项目与方法
• 4.3.1 阻燃性能测试
• 4.3.1.1 试验原理
• 4.3.1.2 试验设备及条件
• 4.3.1.3 试样形式及尺寸
• 4.3.1.4 试验步骤
• 4.3.1.5 计算公式
• 4.4 实验结果与讨论
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 存在的问题及需要进一步研究的工作
• 参考文献
• 致谢