聚烯烃基木塑复合材料界面改性研究开题报告

1. 研究目的与意义

近年来，由于各种原因导致全球的森林资源日趋枯竭、人们社会环保意识日见高涨，同时对木材的应用也提出了更高的要求。在这种背景条件下，人们通过将木材与塑料复合而得出一种新材料木塑复合材料(wpc)。

木塑复合材料是一种新型的绿色环保复合材料，能充分利用废弃的木材和塑料wpc 既具有木质纤维素纤维材料的高弹性和高强度，又具有塑料的高韧性等优点，是一种既似木材又优于木材的新型代木材料，同时还能减少环境污染及资源浪费，能够进行二次利用，还克服了因木材的诸多缺点而造成的各行业应用的局限性。

由于木塑复合材料的兴起，天然生物质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高分子复合材料领域中的研究热点。然而，疏水性的热塑性塑料与亲水性的木纤维之间的界面粘合性差，导致木纤维在塑料基体中分散不佳、复合材料力学性能下降因此，研究木塑复合材料的界面改性具有重要的意义。

2. 国内外研究现状分析

自20世纪90年代起，国外的木塑产业发展迅速，现在国外已对木塑复合材料有了较深入的研究，开发出 pe 木塑、ps 木塑、pp木塑、pvc 木塑等多种复合材料及制品。而国内对木塑复合材料的研究起步相对于国外一些国家较晚，目前国内主要是对pe、pp基木塑复合材料的研究。

国外研究状况： schirp等把pe基木塑复合材料分别放在腐烂真菌中腐化一定时间，研究腐化后的木塑复合材料的动态力学性能。研究表明：经过真菌腐化的木塑复合材料弹性模量有所提高，而且腐化后的木塑复合材料pe基体的玻璃化转变活化能较高，这是由于菌丝对复合材料有增强作用，菌丝在木纤维和聚合物之间的界面生长，增强了界面黏合力。 gao等用 mah 对pp/pe混合物进行接枝改性，并制备了pp/pe基木塑复合材料。研究发现，接枝改性提高了pp/pe共混体系的相容性，同时改善了木纤维与pp/pe共混物之间的界面结合力，使复合材料的力学性能得到显著提高。

国内研究状况：林群芳等将木粉在120℃下烘干置于高速混合机内并加入偶联剂kh-550和水的混合物充分搅拌，搅拌均匀后取出放入80℃烘箱内，除去大部分水后，烘箱温度升到120℃至烘干。将处理过的木粉与添加接枝极性基团的改性pp 通过双螺杆挤出造粒，压片成型。测试其力学性能可知，当偶联剂与改性pp同时使用时，随着增加改性pp的用量，复合材料的力学性能逐渐提高，但当改性 pp添加量超过混合物的5％之后，材料的冲击强度开始呈现下降趋势。 我国虽然对木塑复合材料研究的起步较晚但随着国内科学家的开发，我国的木塑复合材料仍具有广大前景。

3. 研究的基本内容与计划

1.对聚烯烃基木塑复合材料界面改性的工艺方法进行探索，找出最佳的配方组成和工艺路线。 2.利用高速混合机对木粉、聚烯烃树脂、填料以及各种添加剂进行初混合。 3.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树脂（PP、PE、PVC、PS等）进行共混造粒，得到聚烯烃基木塑复合材料的半成品。 4.利用注塑机或挤出机对聚烯烃基木塑复合材料进行成型加工，得到标准测试样条。 5.利用万能试验机、磨耗试验机、冲击强度试验机等设备，对聚烯烃基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。 6.从木质纤维与聚烯烃树脂界面的角度出发，研究偶联剂的种类、添加量、复配等对聚烯烃基木塑复合材料力学性能的影响。

计划：第 1 周：准备实验资料，文献综述和开题报告。 第 2 周：进行木粉的预处理（筛选、称量） 第3-4周：进行木塑材料的挤出成型 第4-5周：进行木塑材料的注塑成型 第6-7周：测试注塑成模具的木塑复合材料的力学性能（拉伸、弯曲、冲击） 第 8 周：进一步完善实验工作及数据测试 第9-13周：撰写论文和以及准备和完成论文答辩

4. 研究创新点

对聚烯烃基木塑复合材料界面改性的工艺方法进行探索，找出最佳的配方组成和工艺路线。

利用高速混合机对木粉、聚烯烃树脂、填料以及各种添加剂进行初混合。

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树脂进行共混造粒，得到聚烯烃基木塑复合材料的半成品。