偶联剂改性木塑复合材料的研究开题报告

1. 研究目的与意义

木塑复合材料是一种新型复合材料，由于其兼具木材和塑料的优点，且具有价格低、可重复使用、可生物降解、木纤维资源丰富和材料高的比强度和硬度等特点，最近几年里倍受关注。木塑复合材料的出现，使得自然资源能够更加充分地利用起来，大大地减轻了由于废旧塑料和废旧家具等带来的环境污染的问题。正因为如此，其应用范围非常广泛，主要应用在建材、汽车工业、货物的包装运输、仓贮业、装饰材料及日常生活用具等方面。木塑复合材料有很多优点，但是要生产出各方面性能优异的产品却不太容易。

木塑复合材料在复合过程中，由于木材表面存在大量极性羟基和酚羟基官能团，而使其具有亲水性，而多数热塑性塑料(PVC除外)为非极性，具有疏水性，因此，很难实现其界面的融合。此外，木材羟基形成的分子内氢键作用也使木材纤维在热塑性塑料中易聚集成团且不能均匀分散。因此，对于普通的没加任何助剂填料的木塑复合材料，应力在界面上不能有效地传递导致其性能下降。所以，要改善木塑复合材料的性能，使其具有优异的物理力学性能，必须解决极性的木质材料表面和非极性的塑料表面的相容性问题。其中，一种简单有效的方法就是添加偶剂。偶联剂一般是一端含有极性基团，另一端含有非极性基团的化合物，其极性的一端和木质部分相容，而非极性的一端则和塑料部分相容，从而在两相之间起到一个桥梁的作用而将两相连结在一起。

2. 国内外研究现状分析

同世界先进国家相比，我国的木塑材料研究起步较晚，这主要是由于复合高分子材料在我国的发展很晚，直到20世纪中后期，我国才有小规模的高聚物生产装置，此后几年得到较快发展，但所生产的产品在用于成型加工时总是不能达到国外类产品的水平。20世纪70年代后期，随着世界合成高分子材料的迅猛发展，我国的木塑复合也得到了较快发展。但同欧美发达国家相比，还处于落后的地位，这是由我国科研、生产的状况造成的。我国科研院所的研究工作大多还是模仿国外技术阶段，很多产品国外已批量工业化生产，产品性能、技术指标、生产工艺都有文献报道，可直接用于指导生产，或者用来作为产品评定的标准，不用进行细致的力学研究，当然这也从一个侧面反映了我国科研水平还处于一个较低的层面。其次，我国大规模连续生产设备及生产工艺多由国外引进，直接生产，缺乏专有技术，因此对工艺的调试、改进大多照搬国外的方法，或者以经验为主，缺少有说服力的理论基础。

木塑复合材料在西方发达国家已经实现了产业化。虽然近几年来，木塑材料在我国材料行业中可以说是发展最快，研究最热的一个类别。但与之相比，标准化建设工作却举步不前，大部分木塑产品的力学性能差别较大。这主要是由于偶联剂的用量、偶联剂的种类以及塑料的种类的不同有关，不同用量的偶联剂对木塑复合材料的影响非常大。国外通过加入钛酸酯偶联剂与铝酸酯偶联剂，并调节其用量来对比测量其拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲弹性模量、和压缩强度。而国内通过木塑与热塑性聚合物（聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、ABS）比例7:3，再分别加入2%的马来酸酐偶联剂、异腈酸脂偶联剂、过氧化物偶联剂，来测试比较其内结合强度、静曲强度、弹性模量等力学性能。对于其他因素的影响还待继续研究探索。

3. 研究的基本内容与计划

（1）对利用偶联剂进行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、热塑性树脂、填料以及偶联剂进行初混合。

（3）利用双螺杆挤出机、双辊炼塑机等设备对木粉、热塑性树脂、填料以及偶联剂进行共混造粒，得到木塑材料的半成品。

4. 研究创新点

木粉中加入适量润滑剂，与一定量的聚乙烯混合，经二辊开炼后将其压制成型或经双螺杆挤出机造粒，并注射成力学性能测试样条，测其拉伸、弯曲和冲击性能。分别按gb/t 10401992、gb/t 93412000、gb/t 10431993测试复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度。

1）随着木粉含量的增加，同纯料相比，比较其冲击强度和拉伸强度。

2）比较用偶联剂处理木粉制得的复合材料的冲击强度、弯曲强度、弯曲模量等各项力学性能。