改性木塑复合材料的制备与表征开题报告

1. 研究目的与意义

木塑复合材料是指主要以植物纤维和热塑性塑料以及添加剂为原料加工复合制备而成的一种新型复合材料。这种新型复合材料既有塑料的耐久性与可持续加工性，又保留了木材的特殊质感。木塑复合材料的兴起始于20世纪初，但直至20世纪80年代随着各项技术的进步，木塑复合材料得到了飞跃式的发展，并逐渐在材料市场中占据了重要的位置。木塑复合材料对于缓解木材消耗，保护森林资源具有重要意义。

木纤维表面的亲水强极性和塑料界面的疏水非极性导致这两种材料间的相容性比较差。因此，为了提高木塑复合材料的性能，研究者需要对这两种基体材料进行改性，使得木纤维表面层与塑料基体表面层达到分子级的融合。目前，对木塑复合材料改性的方法除了对塑料基体进行表面改性，对纤维材料进行预处理和表面改性外还有添加适当的偶联剂

2. 国内外研究现状分析

研究开发木塑复合材料是木材工业史上最有革命性的发展,是现代材料工业发展的主要方向。

由于塑料基体表面能低、化学惰性、表面易被污染以及存在弱边界层等原因，为了改善塑料表面常常呈现出惰性和憎水性难以润湿和粘合，通常对塑料表面进行处理，改变其表面化学组成；增加表面能，改善结晶状态和表面形貌，以提高聚合物表面的润湿性。目前，主要的改性方法包括化学改性、光化学改性、力化学改性以及辐射改性等。

木质纤维由纤维素、半纤维素、木质素及抽提物等组成，是一种不均匀的各向异性天然高分子材料，其表面含有大量的羟基和酚羟基等极性官能团，具有很强的亲水性和化学极性。通过各种化学和物理方法对木质纤维进行预处理或表面改性，可增加木质纤维材料表面的粗糙度或使其部分生成疏水的非极性化学官能团并增加流动性，降低与疏水性聚合物间的排斥作用，从而达到提高界面相容性的目的。主要处理方法有热处理法、蒸汽爆破处理法、碱处理法、酯化或醚化处理法、接枝改性法以及表面物理加工。

3. 研究的基本内容与计划

对木塑复合材料改性的基本原理进行归纳总结，利用双螺杆挤出机、双辊炼塑机等设备对木质纤维与聚烯烃塑料以及偶联剂、增韧剂、增强剂、填料等添加剂进行共混改性。研究配方组成对木塑复合材料性能的影响，找出最佳的材料配方。对挤出机共混改性的工艺参数进行摸索，找出最佳的温度、压力、螺杆转速、牵引速度、喂料速度等。利用注塑机或挤出机对木塑复合材料进行成型加工，制成标准样条。利用万能试验机、磨耗试验机、冲击强度试验机等设备，对木塑复合材料进行性能测试。研究材料性能与配方及制备工艺之间的关系。

第1周 阅读大量有关木塑复合材料的文献，归纳总结木塑复合材料的改性方法，并充分了解木塑复合材料的三种制备方法及制备过程。完善文献综述和开题报告。

第2-3周 准备实验设备与原材料处理。设计实验配方，通过设计不同的改性方法设计出相应性能的改性木塑材料

4. 研究创新点

木塑复合材料的改性对于研究高性能木塑复合材料是必不可少的。

由于植物纤维与塑料基体间的相容性较差，通过对木塑复合材料进行改性能显著提升其性能并对木材工业的创新起到推动作用。

通过计算实验时使用材料的成本，设计出一种既保证性能较为优异的新型木塑复合材料同时使其成本控制在一个具有竞争性的水平。