發(fā)泡木塑復(fù)合材料的制備及性能研究開題報(bào)告-司丹鴿

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1、本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告題目:發(fā)泡木塑復(fù)合材料的制備及性能研究姓名:司丹鴿學(xué)號(hào):201005040305指導(dǎo)教師:葛正浩班級(jí):成型103班所在院系:機(jī)電工程學(xué)院-10-課題的目的、意義;國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢課題的意義和目的:生物纖維是自然界中最豐富的天然高分子材料,它具有密度低、價(jià)格低廉、比強(qiáng)度高、可生物降解和再生性等優(yōu)點(diǎn),是人類開發(fā)應(yīng)用最早的天然材料之一,但是在實(shí)際生產(chǎn)生活中它也同時(shí)存在著一些性能缺陷,如:較高的濕脹干縮性,易于變形,易于腐朽,易被蟲蛀和易燃燒等。為了在更好的利用生物纖維帶來的滿足人類所需要求,不得不避免同時(shí)由它所帶來的

2、不利,因此,在人類的不斷探索和不斷研究中,木塑復(fù)合材料誕生了。木塑復(fù)合材料有很多優(yōu)點(diǎn),可以歸納為耐用、壽命長,有類似木質(zhì)外觀,比塑料硬度高,具有優(yōu)良的物性,比木材尺寸穩(wěn)定性好,不會(huì)產(chǎn)生裂縫、翹曲,無木材節(jié)疤、斜紋,可以加入著色劑,覆膜或復(fù)合表層可制成色彩絢麗的各種制品,具有熱塑性塑料的加工性,容易成型,相比木材和塑料,其性能優(yōu)越兩者,以耐腐蝕、不受菌害或者螞蟻破害、易成型、穩(wěn)定性好不易翹曲和變形的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)具有木材外觀感和自然質(zhì)感。但是在生產(chǎn)生活實(shí)際應(yīng)用中仍然存在不少的問題,例如韌性、沖擊強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度等力學(xué)性能低于母體塑料,相對(duì)純的天然木材來說,

3、密度通常是木材的好幾倍,應(yīng)用領(lǐng)域受到極大限制。但經(jīng)過合理的發(fā)泡后,木塑復(fù)合材料會(huì)存在良好的微孔結(jié)構(gòu),這些分散的、均勻的微孔可有效的使材料內(nèi)部裂紋尖端鈍化,從而有效的阻止裂紋擴(kuò)張,可以顯著提高材料的抗沖擊性能和韌性。更重要的是,木塑微孔發(fā)泡復(fù)合材料制品的密度大大減小,而機(jī)械強(qiáng)度高于木材,這些良好的性能可以使其作為最佳的木材替代品,同時(shí)由于木塑復(fù)合材料成本的80%是塑料,通過發(fā)泡后的復(fù)合材料成本可以降低40%左右,從而進(jìn)一步拓寬了木塑復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域。通過對(duì)本課題的研究,使我進(jìn)一步鞏固了大學(xué)期間所學(xué)的各類知識(shí),特別是有關(guān)復(fù)合材料配方設(shè)計(jì),工藝優(yōu)化和發(fā)

4、泡劑的使用等相關(guān)知識(shí),同時(shí),通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以提高我的獨(dú)立思考,解決問題以及動(dòng)手能力等等。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及水平:1.發(fā)泡木塑復(fù)合材料研究木纖維因含有大量的極性羥基和酚羥等官能團(tuán),其表面表現(xiàn)出很強(qiáng)的化學(xué)極性,與非極性的塑料間相容性差,且易吸水分散性差。木纖維的加入對(duì)復(fù)合材料的發(fā)泡及最終制品的物理機(jī)械性能產(chǎn)生不同程度影響。因此,國內(nèi)外的研究主要圍繞改善界面相容性,以及影響復(fù)合材料發(fā)泡程度和泡孔結(jié)構(gòu)的諸多因素展開。薛平等采用PP及HDPE進(jìn)行了木塑的綜合實(shí)驗(yàn)。例如,木粉種類、添加量及加工溫度對(duì)溶體流動(dòng)性能的影響,木粉含量、粒徑對(duì)力學(xué)性能的影響,偶聯(lián)劑的

5、種類、含量對(duì)復(fù)合材料性能的影響,還研究了螺桿轉(zhuǎn)速、螺桿結(jié)構(gòu)、加工溫度、壓力對(duì)材料性能的影響。結(jié)果表明,木塑混合屬于假塑性流體,其粘度要比純塑料的表觀粘度還低;合適的偶聯(lián)劑可以明顯提高強(qiáng)度,不同的塑料樹脂對(duì)偶聯(lián)劑有選擇性;木粉粒徑小于39目時(shí),粒徑對(duì)材料的拉伸強(qiáng)度影響不大;木粉的微觀分散性是影響材料宏觀強(qiáng)度的關(guān)鍵。2.發(fā)泡方式研究-10-課題的目的、意義;國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢對(duì)于發(fā)泡方法的研究主要集中在物理發(fā)泡和化學(xué)發(fā)泡上,S.Doroudiani、Matuana等人利用高壓CO2進(jìn)行了板材的物理發(fā)泡研究,但由于物理發(fā)泡對(duì)設(shè)備和操作工藝要求較高,

6、使得發(fā)泡方法的研究更集中于操作工藝簡便的化學(xué)發(fā)泡方法上,F(xiàn).Mengeloglu使用放熱型發(fā)泡劑AC和吸熱型發(fā)泡劑NaHCO3擠出發(fā)泡PVC/木粉,發(fā)現(xiàn)放熱型發(fā)泡劑得到的泡孔尺寸較小。卜憲華分別用AC、NaHCO3、OBSH、AC/NaHCO3復(fù)合發(fā)泡劑制得發(fā)泡PVC/木粉復(fù)合材料,發(fā)現(xiàn)AC/NaHCO3復(fù)合發(fā)泡劑發(fā)泡性能最優(yōu)。L.M.Matuana等還研究了用木纖維中的水分作發(fā)泡劑來發(fā)泡硬質(zhì)PVC/木塑復(fù)合材料,發(fā)現(xiàn)使用適量的丙烯酸發(fā)泡改性劑和調(diào)整擠出機(jī)頭溫度,可以完全使用木粉中的水分作發(fā)泡劑發(fā)泡PVC/木塑復(fù)合材料。進(jìn)一步研究表明對(duì)于5%—10

7、%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的MAPP,最低濃度的MAPP就可以對(duì)WPC吸水性產(chǎn)生很好的效果;添加過量的MAPP反而增大了吸水量,因?yàn)镸APP比PP更具極性,木纖維含量低的復(fù)合材料會(huì)很快達(dá)到平衡吸水量。Andrzej等研究了生物質(zhì)纖維/聚氨酯復(fù)合材料發(fā)泡,建立了微孔含量與密度之間的關(guān)系,纖維的種類、微孔含量與復(fù)合材料力學(xué)性能之間的關(guān)系,得出隨著微孔含量增加,復(fù)合材料的剪切模量和沖擊強(qiáng)度增加。1.發(fā)泡木塑復(fù)合材料成型方式研究木塑復(fù)合材料的改性上多數(shù)以注塑成型和壓塑成型的方法來制取,而對(duì)于擠出成型的方法研究較少,所以用生物質(zhì)纖維、塑料為主要填料,進(jìn)行發(fā)泡擠出成型研究

8、,為工業(yè)木塑復(fù)合材料擠出奠定化工基礎(chǔ)。蔡培鑫,呂群,等以聚丙烯為塑料基體,以木粉為填料,加入添加劑,利用雙螺桿擠出機(jī)成型制

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