全麦秸秆生物基热塑性复合材料的制备及性能研究开题报告

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1. 研究目的与意义

一、选题的目的与意义：

由于环境问题，以及石油、煤炭和其他不可再生天然资源的总量越来减少，所以各种可再生资源的开发和利用迫在眉睫，以缓解不可再生资源在工业生产以及日常生活中的压力。石油资源是当今世界最重要的不可再生资源，全世界的资源消耗86.9%来源于石油。目前生活生产中大量使用的pvc、pe、pp等塑料制品都是石油化工产品。这些材料具有轻便耐用及易于加工的特性，因此得到广泛的使用。然而随着石油资源的日渐减少，相应的替代产品的研究已经迫在眉睫。

自从上世纪70年代石油危机，生物质可再生能源的开发利用成为了世界各国政府和科学界的关注焦点，许多国家都制定并实施适当的研究和发展计划，美国农业部和能源部协同环境保护署在2002年制定了生物质/材料开发研究计划等。大量的生物质资源，种类繁多，其中包括薪柴、农林作物、农业和林业废弃物、城市固体废弃物和水生植物，它们大多数属于木质纤维素生物质。生物质资源，尤其是木质生物资源是地球上最丰富的可再生有机资源，它再生速度快，每年大约可以固定210¹¹吨碳，含310²¹j的能量相当于600到800亿吨石油，即全世界每年石油总产量的20到27倍。

2. 国内外研究现状分析

二、国内外研究现状及发展趋势：

为了解决资源日益紧张却又有大量天然植物纤维未充分利用甚至浪费的问题，近年来各国开辟了一个新的研究领域，即将传统的纤维素化学改性方法尝试用于天然植物纤维改性，在合适的反应条件下可使植物纤维转变为具有热塑性的新型复合材料。以天然植物纤维为增强材料的复合材料同样具有优良的性能，由于可持续发展这个国际性主题的提出，节能环保材料已成为当代国际高技术新材料研究中的一个最热门领域，天然植物纤维在增强复合材料的研究中受到越来越多的关注。在共混复合过程中，总是力图保留植物纤维的原始形态以及它的强度性能，尽可能避免植物纤维在复合过程中的不良反应和变化，以保证复合材料具有理想的机械性能。

植物纤维的塑化改性，是通过酯化和醚化等方法，用其他的官能团来取代植物纤维中的部分羟基，以减少分子间的氢键，使其分子间的结合力下降，破坏植物纤维素的结晶结构，使纤维在一定温度下软化，成为热塑性材料。改性后的植物纤维，可用普通塑料的加工方法加工成型，用以代替部分石油产品。

3. 研究的基本内容与计划

本课题将围绕经球磨处理后的麦草经过苄基化改性及其与增强材料共混制备复合材料展开研究，内容包括：

1、球磨预处理方式对麦秸秆物理性状影响的研究。

采用球磨的预处理方法对麦草进行预处理，然后通过light scattering particle size analyzers和xrd对麦草纤维粒径大小和结晶度进行表征，研究球磨预处理对麦草物理性状的影响。

4. 研究创新点

（a）将球磨作为麦秸秆木质纤维原料苄基化改性的预处理方法，探究利于苄基化反应的最佳球磨时间，球磨预处理不仅能有效提高苄基化试剂的可及度和反应活性，而且资源综合利用率高，环境友好无污染。

（b）以球磨麦秸秆粉末（asf）为增强材料，麦草苄基化改性产物为基体探索制备全植物纤维生物基热塑性复合材料。

（c）通过对球磨后的麦草秸秆木粉的粒度、球磨后植物纤维的晶片改变、复合材料的玻璃转化温度（tg）等进行分析以研究植物纤维增强热塑性复合材料的热塑性和力学性能，以确定麦秸秆粉苄基化处理对植物纤维增强热塑性复合材料微观结构和宏观性能的影响，进一步优化复合材料的热塑性和力学性能，为最终开发利用综合性能优良的植物纤维增强热塑性复合材料提供理论基础和实验依据。