聚氯乙烯复合材料的研究.pdf

芦第纤维/聚氟乙烯复合材料的研究
《上海塑籵》2010年第2期(总第150期)
?新产品新技术?
芦苇纤维/聚氯乙烯复合材料的研究
杨中文,刘西文
溯南科技职业学院,湖南长沙410118)
摘要采用芦苇纤维填充聚氟乙烯,研究了芦第纤维预处理、芦第纤维用量及粒径对复合材料性能的影响。发现对芦第纤维进
行藏处理、偶联荆处理可提高复合材料的拉伸强度,但冲击强度略有下降;芦第纤维用量的増加、粒径增大会使复合材料拉仲强
度和冲击强度下降.
关键词芦第纤维;聚氯乙烯;复合材料
中图分类号:TQ320.66+3
文献标识码:A
文章编号:1009-5993(2010)02-0013-04
0前言
1实验部分
湖南省现有芦苇面积7.3万公顷,占全国芦苇1.1主要原辅材料
面积的13.3%;年产芦苇90万t左右,占全国总
PVC,SG-5,株洲化工集团
产量的30%。湖南芦苇原主要用作造纸的原料,
芦苇纤维(湖南沅江),过筛得到75pm,106
但造纸工业造成了环洞庭溯地区的严重污染。为m,150gm,270pm等芦苇粉,自制;
了治理洞庭湖环境,湖南省关停了环洞庭湖地区
硅烷偶联剂,KH560,南京曙光化工总厂;
80%的造纸企业,造成了大量芦苇需要寻找新的用
硬脂酸、ACR401, ACRKM-355,二盐基亚磷
途。将芦苇纤维填充塑料制得复合材料是重新利酸铅、三盐基巯酸铅、硬脂酸钡、碳酸钙、郐苯二甲
用芦苇资源的有效途径之
酸二辛酯(DOP)等均为市售工业级产品。
植物纤维填充热塑性塑料是近年来复合材料1.2仪器与设备
研究的热点之一。该类复合材料具有节约资源、环
高速混合机,GH-10,北京塑料机械厂;
保等特点,而且复合材料具有塑料及木材的优点。
双辊混炼机,SK160B,上海橡胶机械
但目前研究大多集中在木粉填充改性热塑性塑料,
平板硫化机,YX-45,长沙橡胶机械厂;
用芦苇纤维与PVC制备复合材料的研究至今还未
万能制样机,ZHY-W,中山试验机总
见报道。
电子拉力机,LDX-200,济南兰光机电技术有
本研究选用湖南洞庭湖区产芦苇纤维作为填限公司;
充材料。通过对芦苇纤维进行预处理,对芦苇纤
简支梁冲击实验机,XCJ-4,承德市材料试验
维/PVC复合材料进行界面改性;研究芦苇纤维的机厂
碱处理、硅烷偶联剂处理、芦苇纤维的用量及粒径
真空干燥箱,DZF60522,杭州得辉环境检测设
等对复合材料力学性能的影响
备有限公
1.3芦苇纤维的预处理
用质量分数为20%的NaOH溶液浸泡芦苇纤
收稿日期:2010-04
支助项目:湖南省教育厅文助课题(O9c19)南科技取业学院维粉48h?用蒸馏水沖洗干净?去掉残留的NaOH,
支助课题(KJ08006)
冲洗干净;再将芦苇纤维粉置于真空于燥箱中,185
作者筒介:杨中文(1963-),男,硕士,教授,从事塑料加工技术教C下真空干燥4h;除去芦苇纤维粉中的水分和其
学与科研工作。
他易挥发的组分;然后将硅烷偶联剂的水溶液喷雾
13
芦苇纤维/聚乙烯复合材料的研究
《上海塑料》2010年第2期(总第150期)
到芦苇纤维粉上,搅拌混合均匀,干燥备用
表1芦苇纤维碱处理对复合材料性能的影响
1.4试祥的制备
Tab. 1 Effect of alcali treated reed fiber on
芦苇纤维/PVC复合材料基础配方:
composite material properties
PVC
100份
性能
拉伸强度
冲击强度/
三盐基硫酸铅
2份
处理情况
(kJ?m~2)
二盐基亚磷酸铅
3份
未碱处理
硬脂酸
碱处理
8.2
硬脂酸钡
1.5份
备注:芦苇纤维粒径为150gm,用量50份。
ACRKM-355
5份
碱处理芦苇纤维填充到PVC中,提高了复合
ACR401
材料的拉伸强度。原因可能是芦苇纤维通过碱处
DOP
20份
理,除去了纤维表面的油脂,纤维表面变得粗糙,增
芦苇纤维
X份
大了芦苇纤维与PVC树脂的接触面积及黏合力,
X分别为10,30,50份,偶联剂用量为芦苇纤从而提高了复合材料的拉伸强度。正是因为碱处
维用量的1%
理除去了芦苇纤维的油脂,减小了油脂存在于
工艺路线:
PVC分子之问起增塑作用的情况,所以芦苇纤维
PVC树脂
通过碱处理后复合材料的冲击强度下降。
芦苇纤维-高速混合→开炼塑化一压制成型
2.2芦苇纤维偶联剂处理对复合材料的影响
偶联剂用于无机填料填充热塑性塑料是众所
其它组分
试样制备周知的。实践证明偶联剂也可用于植物纤维填料
填充改性热塑性塑料。本硏究选用硅烷类偶联剂
工艺条件
硅烷偶联剂作用时烷氧基先水解形成羟基,然后和
高速混合温度110℃,时间8min;开炼塑料温纤维表面的羟基反应形成氯键和醚键;而有机长链
度165~175C,时间12min;压制温度185~195可以与聚合物作用,从而在纤维和聚合物中间形成
C,时间8min。
较强的界面作用力。试验表明:硅烷偶联剂处理芦
1.5性能测试
苇纤维填充PVC,其拉伸强度提高较大;而冲击强
拉伸强度按GB/T1049-92测定,拉伸速率5度有所下降,但下降幅度不大,如表2所示。
mm/min,温度为25℃;冲击强度按GB/T1043
93,测试,样条无缺口
表2芦纤维偶联剂处理对复合材料性能的影响
Tab 2 Effect of organosilane treated reed fiber on
2结果与讨论
composite material propertie
2.1芦苇纤维碱处理对复合材料的影响
性能
拉伸强度/
冲击强度/
对植物纤维进行碱处理是纤维改性的传统方处理情况
Mpa
(kJ?m~2
法。碱处理法使植物纤维中的部分果胶、木素、半未偶联剂处理
34.8
10.5
纤维素等低相对分子质量的杂质被溶解,以及微纤
偶联剂处理
49.5
0.1
旋转角减小,分子取向提高,这样,纤维表面的杂质
备注:芦书纤维粒径为150m,用量50份
被除去,纤维表面变得粗糙,使纤维与界面树脂之
芦苇纤维与PVC由于极性相差较大,所以它
间黏合能力増强21。另一方面,碱处理导致纤维们之间的相容性差。通过偶联剂处理芦苇纤维,提
原纤化,即:复合材料中的纤维束分裂成更小的纤高了芦苇纤维与PVC的相容性,使芦苇纤维与
维,纤维的直径降低,长径比增加,与基体树脂的有PVC树脂基体有很好的结合,复合材料的拉伸强
效接触面积增加
度得到了较大的提高。其机理可能如下:偶联剂的
芦苇纤维碱处理对复合材料性能的影响,如表水解产物,一端的硅醇鍵(一Si-OH)一方面与纤
1所示。由表1可知:碱处理后复合材料的拉伸