碱处理对荻草木塑复合材料性能的影响开题报告

1. 研究目的与意义

几十年来人们长久以来的乱砍滥伐造成了全球森林面积的不断减少，我国由于我国森林资源相当有限,森林资源总量不足、森林资源质量不高、林地流失非常严重、营林造林的难度进一步加大、森林覆盖率低、人均占有森林资源较少、且森林资源分布不均、优质的大径级的木材资源日益枯竭,不能满足人类生活和社会发展的需要。然而因为消耗了过多的森林资源，进而导致了地球环境的不断恶化，人们不得不重新审视森林在维持地球生态平衡中所起的重要作用各国相继出台政策来保护森林资源，这就导致了木材供应量的严重不足；而另一方面传统的加工方式决定了当前木材较低的木材利用率，在木材加工过程中浪费也现象也比较严重，木材加工过程中废弃的木屑不但是一种极大的浪费，还对环境造成了一定程度的污染。特别是在国民经济不断发展，人民生活水平不断提高的这几十年，如今的居住条件已经越来越不能满足人们日常的需求，为了适应不断增长的物质文化需求人们的关注点慢慢地集中到这些材料的副作用上。

我国森林资源短缺和社会经济发展之间的矛盾,满足市场需求，这就需要我们除了高效利用现有的森林资源之外,还需要我们去寻找新的替代资源和产品。科研工作者通过不断研究，将木材与塑料(或废弃塑料)复合形成新的复合材料，这种新的复合材料不但可有效的解决单一材料的某些性能缺陷，而且可循环利用、无毒、无污染在建筑、工程领域等领域广泛应，解决废弃塑料的回收利用、长期利用问题，大大节约了木材资源，满足人们日益增加的需求。因此,木塑复合材料的研究对于木材科学与技术的发展有着十分重要的意义,并正在成为一种拥有着良好发展前景的新型研究领域。

2. 国内外研究现状分析

现今对木粉的前处理、对复合材料进一步增韧增强、降低复合材料吸水性等几个方面是木材/塑料复合材料的研究重点。2011年，Disdain等采用红外光谱对用碱，苯甲酞氯，硅烷和丙烯酸对木质纤维处理后的木质纤维进行表征,并用动态力学热分析研究了木塑复合材料的界面粘合性,得到硅烷处理过的木质纤维/塑料复合材料具有最好的界而相容性。2010年BehzadKord等人研究得到偶联剂MAPP的含量对聚丙烯/木纤维复合材料吸水率和厚度膨胀率的影响有效地提高了复合材料的尺寸稳定性。2010年，HirokazuIto等通过研究得到塑料含量越低,纤维的长度越长,复合材料的热膨胀越小,注塑成型和挤出成型的复合材料表现出各向不同的热膨胀。James5.Fabiyi等采用混合的杨木和杉木制造的木塑复合材料有最好的弯曲强度,植物纤维的种类决定了其木塑复合材料的热稳定性,木塑复合材料的老化表现出颜色的变化,随着暴露时间的增加,木塑复合材料的亮度增加,采用混合的杨木和黄松木纤维制造的木塑复合材料表现出较好的颜色稳定性。2009年，Tajvidi研究了加速冻融循环对木粉用VC复合材料物理性能和力学性能的影响。2008年，AmdtWolkenhauer等人通过等离子处理的木塑复合材料的极性表面自由能和表面粗糙度增大,提高了胶粘剂和涂料在木塑复合材料表面的粘合强度,粘合强度。这些表明：等离子处理提高了水性涂料，溶剂型涂料，油性涂料，聚乙酸乙烯酷和聚氨酷胶粘剂在木塑复合材料表面的粘合强度。2005年，JameS.Fabiyi等通过研究得到无论是室外老化还是加速老化,暴露的时间越长,木塑复合材料表面颜色变化越大,拨基浓度越大,木纤维的损失Paolo等人使用模态技术分析了峰值频率和曲率模态与棒球的甜蜜点之间的关系，研究过程中首先通过模态实验得到棒球杆的前两阶模态的峰值频率和曲率模态,然后再通过模态分析得到棒球杆的前两阶振型,最后再把棒球杆与标准木制试件的曲率模态进行对比,得出棒球杆和标准木制试件在曲率模态上表现为相似的特点。

现对于国外我国木塑复合材料的研究与开发起步都比较晚,但是发展很快。20世纪80年代末90年代初,杨庆贤等人用木质纤维与废旧塑料进行共混并开发了建筑模版等木塑产品。

1996年，王建军等人通对木塑复合材料板的制造工艺进行了研究,得到塑料和纤维的种类以及热压条件对木塑复合材料板材的性能具有显著影响。90年代以后，方征平等人[32]研究了木粉填充量对线型低密度聚乙烯(LLDPE)/木粉复合材料力学性能影响，研究了交联剂、表面活性剂等因素对该复合材料改性的作用，发现LLDPE/木粉复合材料的冲击强度和拉伸强度随木粉含量的增加而下降，使用表面活性剂对木粉预处理，不但改善了复合材料的可加工性，还增加了复合材料的冲击强度。2001年薛平等人，通过研究影响塑复合材料的流变特性，挤出成型性能以及力学性能的因素,得道木塑复合材料体系的粘度要小于塑料和填料填充后的体系粘度对挤出成型有着不利的影响。2006年，崔英颖等人通过用振动法对木材缺陷进行了检测，分析节子个数和木材的腐朽，孔洞对木材力学性质的影响，分析认为:节子个数对木材的动态弹性模量影响显著，随着节子个数的增加,木材的动态弹性模量降低"孔洞个数和孔洞直径对木材的动态弹性模量都有极其显著的影响，随着孔洞个数的增加,木材的动态弹性模量降低;同样的,随着孔洞直径的增大,木材的动态弹性模量也降低杨鸣波等使用了一种主要成分是表面活性剂，其中含有大量酯键的新的偶联剂来处理秸秆。并用处理后的秸秆制备了聚氯乙烯/秸秆复合材料和聚丙烯/秸秆复合材料，通过实验得道表面活性剂很好的改善两种复合材料的力学性能和流动性能,高黎等人利用废旧的聚丙烯和木粉为原料制备木塑复合材料,得道通过提高聚丙烯的比例可以提高复合材料的力学性能,中粗纤维制备的复合材料抗弯性能最好,但是内结合强度最低。崔文瑾等人从多个方面分析讨论了制备PVC/木塑复合板材的常用方法，主要有复合材料的工艺配方、加工设备及部件、工艺过程等。刘婷等老化后复合材料随着剑麻含量的增加，复合材料的冲击强度、弯曲强度、弯曲模量而降低,复合材料中聚丙烯的结晶度，结晶速率也有所降低,但是复合材料的热稳定性基本没有变化。

3. 研究的基本内容与计划

实验选用高密度聚乙烯为基体塑料，荻草粉为增强材料，助剂硬脂酸石蜡为润滑剂现在荻草，高密度聚乙烯质量3:7的情况下，荻草先取60g：

1.先取荻草用质量分数为5%的naoh溶液分别浸泡15min，30min，45min，60min。将浸泡好的荻草用水洗至中性，再烘干。

2，用上述方法再分别用质量分数为10%，15%,20%的naoh溶液各浸泡15min，30min，45min，60min，然后洗至中性，烘干。

4. 研究创新点

木塑复合材料具有良好的加工性能，机械性能，强度性能，可调整性能，紫外线光稳定性、易着色的性能。其最大优点就是变废为宝，并可100%回收再生产。无毒，无甲醛释放,对环境友好，可以分解，不会造成白色污染，是真正的绿色环保产品。并且原料来源广泛。

荻草是一种多用途草类，可以用于环境保护、景观营造、生物质能源、制浆造纸、代替木材和塑料制品、纺织、药用。因此，荻是开发价值高的重要植物资源，在我国早已广泛栽培和利用。

荻草分布广泛，我国荻草资源丰富,除部分被用作燃料和造纸材料外,大量荻草还处于待开发的状态，另一方面,我国森林资源匿乏,木材资源逐年减少,木材供需矛盾严峻、扩大林产品原料范围,开发利用荻草等非木材生物质资源,替代木材生产林产品,具有重要意义和广阔前景，已有研究表明,荻草与麦秸，稻草类似,其茎秆表面光滑且含蜡质。