基本信息
- 项目名称：
- 弹性体增韧再生聚苯乙烯/木粉复合材料的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 根据国内外的研究成果将再生聚苯乙烯塑料(PS)与木粉通过熔融共混的方式制备了木/塑复合材料（WPC），考察了偶联剂改性木粉，不同弹性体对木塑复合材料物理性能、力学性能和加工性能的影响。以期等到性能更加优异的复合材料
- 详细介绍：
- 根据目前国内外木塑复合材料研究领域中的热点问题和发展趋势，将再生聚苯乙烯塑料(PS)与木粉通过熔融共混的方式制备了木/塑复合材料，考察了偶联剂改性木粉，不同弹性体对木塑复合材料物理性能、力学性能和加工性能的影响。并通过扫描电子显微镜(SEM)对复合材料界面的微相结构进行了观察和分析，探讨了复合材料的界面结合和增韧改性状况。研究结果表明：添加偶联剂改性木粉的复合材料，综合性能要优于添加接枝改性木粉的复合材料，其中添加TM-48型钛酸酯偶联剂改性木粉的复合材料的性能最佳，且复合材料的力学性能、吸水性能和加工性能得到了改善；向再生PS/木粉中加入弹性体后，弹性体不但不会导致废旧PS/木粉复合材料密度的增加，而且有利于降低复合材料的吸水率，改善复合材料的冲击韧性。其中，添加SBS的废旧PS/木粉复合材料综合性能最优，其密度为0.90 g•cm-3，冷热水中的吸水率分别降至0.87%、1.32%，冲击强度增至3.1KJ/m2。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本研究的目的是为了降低废弃物对环境的污染，充分利用再生资源。根据国内外的研究成果将再生聚苯乙烯塑料(PS)与木粉通过熔融共混的方式制备了木/塑复合材料（WPC），考察了偶联剂改性木粉，不同弹性体对木塑复合材料物理性能、力学性能和加工性能的影响。并通过扫描电子显微镜(SEM)对复合材料界面的微相结构进行了观察和分析，探讨了复合材料的界面结合和增韧改性状况。
科学性、先进性及独特之处
- 本研究采用改性木粉，不同弹性体方法改性WPC，进而筛选出性能更加优良的再生PS/木粉复合材料，以期提高复合材料的力学性能，拓展其应用范围，促进其市场发展。本论文的研究特色是充分利用生产木制品时废弃的木粉和废旧EPS，制备环境友好的WPC，减少废旧木材和废旧EPS对环境的污染
应用价值和现实意义
- 本研究采用共混塑炼方式制备木塑复合材料，通过改性木粉和弹性体等方法来改善再生聚苯乙烯泡沫塑料/木粉复合材料力学性能较差的缺点，积累关于回收材料生产木材－热塑性塑料复合材料的数据和经验。希望通过对再生聚苯乙烯/木粉复合材料的基本性质及其影响性能因素等方面进行基础性的研究，从而为拓宽“白色垃圾”的回收利用和节约木材探索新的途径。
学术论文摘要
- 第一篇论文探讨了热塑性弹性体（SBS）、三元乙丙橡胶（EPDM）、丁苯橡胶（SBR）三种弹性体对废旧PS/木粉复合材料物理性能及力学性能的影响。结果表明，三种弹性体不但不会导致废旧PS/木粉复合材料密度的增加，而且有利于降低复合材料的吸水率，改善复合材料的冲击韧性。 第二篇论文探讨了SBS弹性体对再生PS/废旧ABS/HDPE/木粉复合材料力学性能、加工性能及物理性能的影响。结果表明，适量的SBS可起到良好的增韧作用。
获奖情况
- 1 SBS对再生PS/废旧ABS/HDPE/木粉复合材料性能的影响 刘晓航 《塑料制造》 2010,197（12）：57-60 2 不同弹性体对再生PS/木粉复合材料性能的响 刘晓航 现代塑料加工应用，待发 3 弹性体增韧再生聚苯乙烯/木粉复合材料的研究 刘晓航 研究工作报告
鉴定结果
- 本研究通过大连工业大学2009年大学生科研和科技创新项目
参考文献
- 木粉的改性 吴世欣.关于人造板砂光木粉处理技术的探讨.林业科技通讯,1999 增韧机理 何继辉,庞纯,叶华等.橡塑共混体系增韧机理的研究.塑料工业,2004
同类课题研究水平概述
- 木塑复合材按基体树脂不同可分为两大类：木材―热固性塑料复合材料和木材―热塑性塑料复合材料。木材与热固性塑料复合可以追溯到20世纪早期。早期的复合材料是由酚醛树脂和木粉复合而成，但是由于热固性塑料固化后不能再熔融，同时该种复合材料密度大、易于燃烧等缺点限制了其应用。近年来，利用可以重复熔融的热塑性塑料和木质资源材料进行复合制得的木材/热塑性塑料复合材料，逐渐引起人们的重视。由于热塑性塑料的可回收再利用，因此用回收的废旧塑料与木质资源材料进行复合制造木塑复合材料，也是近年来木塑复合材料研究的热点。 为了使木材和塑料这两种不同极性材料之间相容性得到较大的改善，偶联剂是指能改善填料与高分子材料之间界面特性的一类物质。其分子结构中一般存在两种有效的官能团:一种官能团可与憎水性的高分子基体发生化学反应或有较好的相容性；另一种官能团可与亲水基团形成键结合。这样偶联剂具有桥梁作用，可以改善高分子材料和填料之间的界面性能，提高界面的粘合性，从而提高复合材料的性能。偶联剂可分为有机偶联剂，无机偶联剂，有机―无机偶联剂三大类。在此研究中，两种材料通过物理方法进行混合，这可能是我国在木材―热塑性塑料复合材料研究方面迈出的第一步。近年来我国对木材―热塑性塑料复合材料逐渐增多。主要集中在对木塑共混材料的加工工艺改进研究；木粉的用量、颗粒大小和表面处理对木塑共混材料的性能应影响研究；提高木塑共混材料的相容性研究等方面。 基于木塑复合材料的国内外研究动态可知，目前木塑复合材料常用的基体树脂为PP、PE和PVC等，用聚苯乙烯作为基体树脂的报道较少，而用再生聚苯乙烯作为基体树脂的报道几乎没有，本研究选用再生聚苯乙烯作为基体树脂，主要从环境保护和可循环利用资源两方面考虑，废旧聚苯乙烯回收利用是当今迫切需要解决的问题。
