硅烷改性纤维素纤维增强聚丙烯的制备与性能测试开题报告

1. 研究目的与意义

聚丙烯作为最常见的聚烯烃，在工业和商业上越来越受欢迎，但在石油资源枯竭和能源危机的时代，聚丙烯的过量使用已成为一个主要问题。在玻璃纤维和碳纤维复合材料带来了生活的方便的同时，也带来了资源短缺、循环利用和环境影响等新问题。因此，在目前，世界上最受欢迎的热点之一就有利用生物质可再生资源开发绿色的环保复合材料。

纤维素广泛存在于木材，棉，麻等植物体之中，它是自然界中，含量最丰富、分布最广的一种多糖，是地球上来源最丰富的天然高分子。其因具有产量大、可再生、无污染、可完全生物降解等优越性能，被认为是取之不尽，用之不竭的能源。

但是，纤维素纤维作为聚丙烯增强体面临很多问题，比如纤维的比表面积增大，它的表面极性导致了纤维素与非极性聚丙烯的界面相容性差的问题。在干燥的过程中，纤维素纤维也较容易发生团聚，从而导致纤维素纤维未能发挥其理想的增强作用。所以，如何使纤维素纤维均匀分散于非极性聚丙烯基质中，是提高纤维素纤维增强聚丙烯的关键问题。同时，利用有机天然植物作为增强填料，更具环境友好性。研究目的一是研究纤维素均匀分散于非极性聚丙烯基质中的分散方法，二是通过化学气相沉积法，利用硅烷改性纤维素纤维，增强界面结合力，这对于提高纤维素的使用价值，达到资源的有效利用，提高纤维素纤维/聚丙烯复合材料的性能有着很重要的意义。

2. 国内外研究现状分析

纤维素纤维增强聚丙烯复合材料的制备在相关领域是一个热点问题，我国从上世纪八十年代开始进军木塑复合材料领域，至今为止，木塑复合材料的研究虽有进展，但是产品外观质量，力学性能等方面都不是很理想。

3. 研究的基本内容与计划

yano等探究了微纤化纤维素增强聚丙烯制备工艺对分散性及力学性能的影响，发现了在复合材料中纤维的分散性对于增强复合材料的力学性能有着重要影响，实验结果得出，当两种复合材料含有9wt％capp时t-mfc（双螺杆挤出处理过的mfc）的拉伸模量和强度分别比b-mfc（珠磨机处理过的mfc）高约30％和40％。

m.n.belgacem等探究了几种化学改性的方法，纤维素纤维的表面改性，目的是为了降低其亲水性或改善其亲水性，而其中利用硅烷与纤维素的水解处理，得出硅烷改性后对于纤维素纤维亲水性的显著降低的结论。

jordigirone`s等探究了纤维与硅烷偶联剂的有效耦合，通过力学分析，杨氏模量和弯曲模量分别增加了12%和130%。在表面改性后，强度得到了显著的提高，而且通过水分的吸收测试，显示吸水率很低，总是低于2wt%。

4. 研究创新点

本课题的创新点在于，在制备增强聚丙烯复合材料的过程中，通过利用化学气相沉积法，对纤维素纤维进行改性，通过不同硅烷改性剂的功能侧基带给硅烷改性后不同功能的侧基团，探究了官能团对强度的影响