共挤出型芯-表结构木塑复合材料阻燃性能的研究开题报告

1. 研究目的与意义

塑料等高聚物和生物质纤维（如木材，竹材）等是较为常见的也是被浪费较多的可再生及可降解的材料。在中国，每年产生5.64亿吨的生活垃圾，这些生活垃圾中有大量的塑料，生物质纤维等可再生资源。合理使用纤维增强高聚物的复合材料不但可替代木材，解决人造板原料供应不足的问题，而且可以使我国每年有约7亿t以上的农作物秸秆需要处理，目前主要的处理方式是焚烧，这样会产生严重的空气污染。可自然再生生物质资源的高效、高附加值利用，有利于我国经济的可持续发展。而废旧塑料及废弃木质纤维的高效、高附加值的利用在整个中国社会可持续发展战略中占据越来越重要的地位得废弃塑料得到再生利用，达到了节约资源的目的.

我国木塑复合材料产业于2000年开始起步，发展历史不足15年，但其强劲的发展势头颇为引人注目。据不完全统计，木塑产品的年产量已超过25万t，全国直接从事木塑复合材料研发、生产的企事业单位已达200余家，生产企业主要集中分布在长三角和珠三角等经济相对发达的沿海地区，年增长率约为30%。

我国木塑产业目前仍然处于简单的模仿和复制阶段，产业整体技术水平不高，产品种类单一，附加值低，同质化现象严重。因此，有必要尽快发展先进的共挤出型芯-表结构木塑复合材料制造技术，通过消化、吸收和集成创新，加快技术的国产化进度，推动我国木塑产业的技术进步和产品升级。

2. 国内外研究现状分析

潘明珠研究了麦秸/聚丙烯复合材料的机械性能和热力学性能，并分析了在使用单一偶联剂的情况下，不同偶联剂含量对复合材料力学性能的影响,着重研究了复合材料的拉伸强度和热力学性能的变化趋势并分析了原因Fei Yao和Hongzhi Liu等分别研究了不同类型及配比的偶联剂对稻秸杆和竹纤维增强高密度聚乙烯复合材料的力学性能，着重分析不同偶联剂类型和配比对高密度聚乙烯（HDPE）/稻秸杆(竹纤维)复合材料力性能的影响，从冲击强度和拉伸强度的变化趋势着重分析了偶联剂加入后对复合材料界面性能的影响。现有研究成果表明，农作物纤维（秸秆纤维）增强聚乙烯复合材料的弯曲性能随着秸秆纤维的增加而提高，在均相结构的NFPC中使用偶联剂可大大提高复合材料的界面性能，相对于未加入偶联剂的复合材料，其拉伸强度可提高接近64%（从17.50Mpa 增加到28.7Mpa），冲击强度增加近215%（从2.88增加到7.19 kJ/m2）以实验室研究为主，对如何提高芯-表结构NFPC的现今研究包括：Kim 等研究了以碳纳米管（carbon nano-tube）和沉淀碳酸钙(PCC)为增强材料改性表层性能。Fei Yao等研究了芯-表结构木塑复合材料的制造工艺并分析了表层性能对复合材料冲击强度和弯曲性能的影响。

黄润州等研究了共挤出型芯-表结构NFPC的制备工艺，力学和热学性能，对复合材料的热膨胀性能进行了深入研究，并建立了共挤出型芯-表结构NFPC热膨胀性能的有限元模型。Kim和黄润州等研究了表层厚度对共挤出型芯-表结构NFPC机械性能的影响。

3. 研究的基本内容与计划

共挤出芯表结构的木塑复合材料的加工工艺：研究共挤出型芯-表结构木塑复合材料的加工工艺，分析不同工艺参数对复合材料性能的影响，得出最佳工艺参数。

分析不同的表层填料加入量对共挤出型芯-表结构木塑复合材料阻燃性能的影响，分析不同表层填料的加入量对释热速率(rhr) 、总释放热( thr) 、有效燃烧热(ehc) 、点燃时间( tti) 、烟及毒性参数和质量变化参数(mlr) 等性能的影响

分析表层性能与共挤出型芯-表结构木塑复合材料阻燃性能的关系。

4. 研究创新点

研究了共挤出工艺，探讨了最佳工艺参数。

对共挤出型木塑复合材料芯层与表层间的界面进行了SEM分析，着重研究了共挤出型芯-表结构木塑复合材料的阻燃性能，探讨了表层填料变化对共挤出型芯-表结构木塑复合材料阻燃性能的影响。