炭粉/超高分子量聚乙烯/聚丙烯复合材料的研究开题报告

1. 研究目的与意义

炭/塑复合材料由木炭粉，废旧塑料和超高分子量聚乙烯组成。

木炭粉是用农作物秸秆、林业剩余物制成的炭粉，如今木炭粉在工业、农业、医药、家庭等多个领域均有应用。木炭粉可用于冶金、制药、改良土壤，在家庭中可以用于吸附甲醛去除有害气体，除湿、除臭的作用。废弃塑料是指在日常生活和其他活动中产生的污染环境的废弃塑料或 制品。塑料废弃物的种类很多，最常见的有废弃的日用塑料制品（如废塑料鞋、台布、婴儿尿布、废塑料包或人造革包、塑料化妆品瓶、药凭等）、废弃的农用塑料制品（如用过的棚膜、地膜、 等）。尤其是塑料包装物及一次性使用的塑料制品，已成为城市生活垃圾的主要组成部分之一，而且容易被人们随意乱扔，影响城市景观，国外常将这部分塑料废弃物称之为塑料垃圾（Plastics litters）。炭/塑复合材料具有防水、防潮、防蛀、防霉、耐腐蚀、尺寸稳定性好以及类似天然木材所具有的加工和铺设特性，已经得到应用，且其应用的速度远远超过对其研究的速度。超高分子量聚乙烯超高分子量聚乙烯英文名ultra-high molecular weight polyethylene(简称UHMWPE)，是分子量100万以上的聚乙烯。分子式：(CH2-CH2)n，密度：0.936～0.964g/cm3。热变形温度(0.46MPa)85℃，熔点130～136℃。加入后增加炭粉和塑料的粘结性，俭省其他助剂。目的：研究复合材料炭粉/超高分子量聚乙烯/聚丙烯，保证炭粉比例相同的情况下，相应改变超高分子量聚乙烯和聚丙烯的比例，研究不同比例下样品的拉伸性能，红外及吸水性能，从而得出最佳配比，减少高成本原料用低低成本材料代替。意义：充分回收废旧材料，化废为宝，提高企业利润，节约资源、保护环境。

2. 国内外研究现状分析

目前，炭塑材料在国内市场尚处起步阶段，炭塑制品在国内市场还没有大面积推广。近几年，我国对塑木复合材料进行了研究，并取得了一些阶段性的成果。主要侧重在以下几个方面：国内外塑木复合材料的研究概况、生产配方与工艺设备的研究、塑木复合材料的力学性能研究、塑木复合材料改性研究等。国内对聚丙烯和超高分子量聚乙烯研究比较多，如青岛化工学院塑料工程系的杨军等采用超高分子量聚乙烯作为pp的改性剂,讨论了不同比例、不同混炼、成型方式和不同型号pp对合金性能的影响。结果表明几旧mwpe对pi,具有显著的增强、增韧效果,尤其对含有乙烯链节的共聚型pp更为突出,其冲击强度、断裂伸长率在配比为100/25时达到57.6坷/耐和559.3%,分别比树脂提高一倍多和接近两倍;拉伸强度在配比为1。。/10时出现一峰值42.4mi〕a,比pp纯料提高约15mi〕a;亚微态研究进一步证实双辊开炼机对叨!mwpe/pp的混炼效果优于单螺杆挤出机。流变实验发现剪切速率为10乍,升温可较好地改善配比为100/10的合金的加工流动性。

中国石油石油化工研究院兰州化工研究中心，李艳芹等人分析了超高分子量聚乙烯研究进展及应用领域。合肥工业大学的欧阳彦辉通过正交试验对pp基木塑复合材料配方进行了研究,采用正交表lg(34),以木粉含量!pp一g一mah含量!tpr含量和铝酸酷含量为因素,以材料的力学性能和熔融指数为指标,进行实验"得到了最佳配比:木粉含量为60%,pp一g一mah含量为12%,tpr含量为6%,铝酸酷含量为1.5%时,pp基木塑复合材料的综合性能最好"同时，还有一些学者，用dsc、dma、ftir等先进技术手段分析塑木的耐候性和耐老化性等。

在国外，塑木复合材料已经得到飞速的发展，但炭塑材料似乎还没有全面发展。

3. 研究的基本内容与计划

内容(1)制备成型不同比例的炭粉/超高分子量聚乙烯/聚丙烯复合材料。

(2)测试样品的拉伸强度，红外，dma等。

研究计划：1.2013年12月准备工作阶段：阅读相关资料，了解研究课题的相关基本知识；

4. 研究创新点

利用现有原料木炭，聚丙烯，超高分子量聚乙烯降低成本。

利用双螺杆的小型挤出机制备炭粉/超高分子量聚乙烯/聚丙烯成型复合材料