蒙脫土增強(qiáng)pvc木塑復(fù)合材料的研究

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1、北京化-I-大學(xué)博士論文蒙脫土增強(qiáng)PVO木塑復(fù)合材料的研究摘要本文選用三種制樣工藝及兩種偶聯(lián)劑，遙過實(shí)驗(yàn)分析了制樣工藝、木粉品種與加量、木粉含水率、木粉改性、有機(jī)蒙脫土加量對(duì)木塑復(fù)合材料性能的影響。全文主要內(nèi)容有：1．對(duì)木粉的物理結(jié)構(gòu)及微觀形態(tài)、化學(xué)組成及物理化學(xué)性能進(jìn)行了全面闡述，分析了木粉吸水機(jī)理及特點(diǎn)；通過TG及烘箱烘干實(shí)驗(yàn)，研究了溫度、放置厚度對(duì)木粉除濕效率的影響，分析了溫度對(duì)木粉熱降解的影響，確定了最佳烘干溫度，并為木塑生產(chǎn)加工提出了適合的加工溫度范圍和溫度上限。2．分析了以云杉和楊木為代表的針葉木和闊葉木的木粉構(gòu)成特點(diǎn)和差別，包括纖維細(xì)胞所占比例、纖維細(xì)胞長

2、度及外徑、內(nèi)腔直徑、纖維強(qiáng)度以及易于熱降解的聚戊糖等組分含量等，為研究木粉對(duì)木塑性能的影響奠定了基礎(chǔ)。3．選用三種擠出制樣工藝，即單螺桿擠出機(jī)直接擠出制樣、單螺桿擠出機(jī)造粒后擠出制樣和雙螺桿擠出機(jī)造粒后擠出制樣，研究了制樣工藝、擠出壓力、木粉含水率、木粉品種、術(shù)粉含量對(duì)木塑力學(xué)性能、蠕變性能的影響。4．選用硅烷YH-62和鈦酸酯Ti-14兩種偶聯(lián)劑進(jìn)行了木粉改性處理，研究了木粉表面改性對(duì)木塑復(fù)合材料性能的影響，其中力學(xué)性能和抗蠕交變形性能得以明顯改善，而YH-62的效果更為顯著。5．采用陽離子交換法，選用十八烷基三甲基溴化胺對(duì)蒙脫土進(jìn)行插層改性制得有機(jī)蒙脫土OMMT，利

3、用錐形雙螺桿擠出機(jī)造粒后擠出成型制備了0刪T／wF／PVC納米復(fù)合材料，通過XRD、SEM及FTIR測試進(jìn)行了表征和分析。結(jié)果表明，OMMT加入木粉未經(jīng)改性的木塑復(fù)合材料，力學(xué)性能沒有得到改善；而適量的OMMT加入木粉經(jīng)改性的木塑復(fù)合材料后，力學(xué)性能得到了進(jìn)一步提高，木塑維卡軟化點(diǎn)也得以提高。6．采用FTIR和XPS測試對(duì)兩種改性劑的改性機(jī)理進(jìn)行了深入分析，從定性和定量兩方面證明了YH一62與木粉發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成了化學(xué)鍵，而Ti—14不能與木粉發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；并證明木粉改性劑yH一62和Ti_14都能夠與O嘲T發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這有利于改善木粉、OMMT及PVC界面間的粘結(jié)強(qiáng)

4、度，從而提高木塑復(fù)合材料力學(xué)性能。北京化工大掌博士論文7．采用空氣和氮?dú)鈨煞N氛圍的TG測試，分析了OMMT加量對(duì)木塑復(fù)合材料耐熱性能的影響，結(jié)果表明OMMT的加入降低了木塑的熱穩(wěn)定性；利用錐形掃描量熱儀(CONE)測試的失重曲線，研究了與實(shí)際火災(zāi)相近條件下的木塑耐熱性能，結(jié)果表明少量加入0刪T提高了初始時(shí)間(20秒內(nèi))木塑的耐熱性能。8．利用CONE測試研究了蒙脫土加量對(duì)木塑復(fù)合材料阻燃性能的影響：0刪T的加入，顯著延長了木塑的點(diǎn)燃時(shí)間，減少了總?cè)紵裏?，OMMT大大提高了木塑的阻燃性能，不利的是使燃燒熱峰值和發(fā)煙量有所增加。9．進(jìn)行了蠕變性能測試，選用Maxwell串聯(lián)

5、模型與Yoigt-Kelvin并聯(lián)模型結(jié)合的四元件模型對(duì)木塑復(fù)合材料的蠕變測試結(jié)果進(jìn)行模擬，利用模擬結(jié)果研究了木粉含量、木粉表面改性、OMMT加量及納米碳酸鈣對(duì)木塑復(fù)合材料蠕變性能的影響，通過對(duì)模擬結(jié)果普彈模量、高彈模量、總?cè)渥?、高彈蠕變、粘流蠕變等參?shù)的詳細(xì)分析，闡述了這些因素與木塑剛性、韌性及塑性的關(guān)系，其中木粉表面改性后添加適量OMMT大大提高了木塑的抗蠕變變形能力。10．對(duì)擠出壓力、木粉含水率、木粉含量、木粉表面改性及OMMT含量與木塑拉伸及沖擊強(qiáng)度的關(guān)系，進(jìn)行了初步數(shù)學(xué)模擬，提出了木塑力學(xué)強(qiáng)度與各因素關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。本文以楊木木粉和云杉木粉為原料，在深入闡述木

6、粉的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及物理、化學(xué)性能的基礎(chǔ)上，對(duì)木粉吸水機(jī)理、除濕效果及熱性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析，在木粉有效除濕、避免木粉熱降解、木粉化學(xué)構(gòu)成與木粉改性機(jī)理等方面提供了可靠依據(jù)，為制造高性能木塑復(fù)合材料奠定了理論基礎(chǔ)。通過對(duì)木粉品種、加量、含水率、木粉改性及添加O咖T的實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了木塑力學(xué)性能的突破，其中WF／PVC比例為68wt％時(shí)，實(shí)現(xiàn)了木塑沖擊強(qiáng)度超過21kJ／m2，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于迄今為止所查到的國內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道的數(shù)據(jù)。對(duì)木塑蠕變性能的實(shí)驗(yàn)探索開創(chuàng)了國內(nèi)先河，在木塑阻燃性能方面的研究填補(bǔ)了國內(nèi)外空白。本文的實(shí)驗(yàn)研究有效彌補(bǔ)了木塑在沖擊強(qiáng)度上的不足，并提高了木塑的抗蠕變變形能力，顯著提

7、高了木塑阻燃性能，為拓展木塑在建筑工程等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了可靠依據(jù)。關(guān)鍵詞：木塑，PVC，木粉，改性，蒙脫土，納米材料北京化工大學(xué)博士論文ASTUDYoFMoNTMoRILLONITE，、^，ooDFLoUR，POlⅣVINYLCHLoRIDECoMPoSITESABSTRACTThisthesisstudiedthemanufactureofMontmorillonite(MMT)／WbodFlour／PolyvinylchloridefPVC)Composites．Theeffcctsofthreeprocesses．twokindso