植物纤维对聚乙烯复合材料力学性能的影响开题报告

1. 研究目的与意义

以秸秆纤维为增强纤维、聚乙烯为基体制备了秸秆纤维/聚乙烯复合材料。首先进行探索试验，确定了以秸秆纤维和聚乙烯为主要原料的秸秆纤维/聚乙烯复合材料的制备工艺。为了确定最佳的秸秆纤维和聚乙烯配比以及相关偶联剂对复合材料力学性能的影响，进行了一系列的试验。通过对不同配比制作的复合材料进行的力学性能测试，确定秸秆纤维和聚乙烯的最佳配比以及其它组份的最佳添加量。

木塑复合材料是使用木粉或植物纤维填充改性热塑性树脂或热固性塑料及其再生料,并添加改性剂,经挤出成型而成的复合材料,它可替代相应的木制品,并可节约大量的森林资源,合理利用废旧塑料及木材加工中产生的废弃木粉,故有利于保护并改善生态环境,是符合21世纪发展方向的环保型化工新材料。近年来,天然植物纤维作为填料或增强材料的研究利用逐渐引起人们的兴趣,它与热塑性聚合物的复合更是当前复合材料领域中的研究热点。

2. 国内外研究现状分析

美国在几十年前就开始研究和挤出木塑复合材料，利用木粉与热固性酚醛树脂复合制得木塑复合材料。然而，受到科学发展水平和技术的限制，加工的技术不成熟，与纯木制品和塑料相比，有许多性能上的缺陷。随着工业技术的突破，新工艺使木塑复合材料的使用性能得以大大提高，木塑制品的市场得以大幅度开放。

1997年，加拿大onyx公司在多伦多建立了3条首批生产线，每条生产线的生产能力约为每年1000吨；1998年扩大为13条生产线，1999年增加到43条生产线。而20世纪90年代，经过10多年的研究，在美国、加拿大、日本，美国andex公司已赢得了8个专利许可；在20世纪90年代的十几年间，美国的木塑产业获得了长足的发展。这10年间，美国己有50余家年产量超过50万吨的木塑企业，年均增长都超过10%。美国timtech公司也把原来的木塑托盘生产线转化为高附加值的建筑保温板生产线，且增加了3564万美元投资，拟建66条生产保温板生产线。俄罗斯伊莫埃特公司己幵发了30多个高填充木塑生产线，并延伸到白俄罗斯、保加利亚、乌克兰和其他国家。国外木塑复合材料的研究目前主要集中在预处理木粉复合材料、增初和增强复合材料、吸水性复合材料，及回收废塑料的应用等。

国内对木塑复合材料的研究幵展得较晚。福建林学院的杨庆贤等于20世纪80年代中期，在国内率先开展了对木塑复合材料的研究工作，用木粉及废旧塑料进行了初步探索，研究和幵发了几种产品。90年代后，我国科学家在木塑复合材料方面做了很多工作，对不同树脂基体的复合材料、复合材料的界面相容性以及挤出加工的实现等诸多方面进行了大量的研究。李思良等人以杉木粉、松木粉用于填充改性，初步探讨了木粉的种类、木粉表面处理及填充量对木粉填充改性后性能的影响。北京化工大学，自1999年起开始研究木塑复合材料的一步挤出生产技术，已形成了较为完整的工艺生产线；中国林业科学院木材研究所在压制工艺和木塑板材产品的开发上取得了可喜的进展；北京化工研究院研究了木粉填充塑料挤出成型工艺、配方、专用设备、产品模具设计等方面，取得了很大的突破。此外，唐山塑料研究所、南京聚锋新材料有限公司、广东工业大学、国防科技大学、北京工商大学等也都对木粉改性填充塑料进行了研究和幵发。特别值得一提的是，安徽蒙城县15塑型材有限公司与蒙城县锅塑研究所合作，成功地研发并建设了国内第一家大规模的木塑复合材料生产线，这种材料的原料丰富而廉价，且废旧物资利用率可达99%,其产品可100%的回收再生，足环保、高附加值的木材替代品[16]。目前，我国一些先进的木塑公司的产品已经赶上，甚至超过国外产品，木塑产业在我国未来的前景一片光明。

3. 研究的基本内容与计划

本试验以秸秆纤维与聚乙稀为主要原材料，通过挤出、热压工艺制备出木塑

复合材料，系统分析秸秆纤维和聚乙稀的理化性能以及秸秆纤维含量、添入偶联剂的含量等因子对复合材料结构与性能的影响。

研究内容：

4. 研究创新点

天然植物纤维高分子复合材料作为一种物美价廉的绿色材料已经受到人们越来越多的青睐，并且已广泛应用于国内外多种行业。本实验以线型低密度聚乙烯和农作物秸秆为主要原料，利用熔融挤出方式制备木塑复合材料，通过加入偶联剂来增加复合材料的界面相容性，用单因素方差分析方法分析其对复合材料力学性能的显著性影响，筛选出改性效果好的配比比例。