聚丙烯/木粉模压发泡材料结构与性能的研究

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聚丙烯/木粉发泡复合材料是木粉作为基础填料填充到聚丙烯基体树脂,然后通过加入发泡剂发泡得到的材料。其兼具了聚丙烯木塑复合材料与聚丙烯发泡材料的一些优势性能,既拥有PP木塑的木质感、类似木材的二次加工性、环境友好型及可回收利用等优良性能,又拥有PP发泡材料特有的优良的耐热性能、良好的热绝缘性、高能量吸收性能、耐腐蚀性能及优越的耐应力开裂性能等优良性能。因此得到了人们的广泛关注,大量的人员及资料被用于对其的研究。为解决聚丙烯/木塑发泡复合材料制备过程中面临的AC分解温度过高、基体材料熔体强度低、木粉与基体材料界面相容性差等问题,本文对此进行全面分析及研究。结果表明:通过1份的AC加入0.3份的ZnO、9份交联剂DCP配合7份助交联剂TAIC对基体材料PP进行交联(相对于100份PP)、2份铝酸酯偶联剂与10份POE-g-MAH偶联剂并用对木粉进行表面处理可有效解决这三大问题,由此可制备得到发泡倍率高、泡孔形态优越的聚丙烯/木塑发泡复合材料。另外,借助万能拉力试验机、差示扫描量热分析(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、声学阻抗管等现代表征手段及一些自制的设备对制备得到的发泡材料的表观密度、泡孔形态、硬度、吸水性能、吸声性能、静态压缩性能、循环压缩性能及瞬态压缩性能进行研究,结果表明:(1)随着发泡剂量的增加,发泡材料密度、硬度随之先降后升,吸水率随之先升后降,15份时达到极值。随之木粉量的增加,发泡材料的含气率、泡孔平均尺寸、泡孔分布均匀性均随之先增强后减弱,硬度则随之先降后升,30份时达到极值;吸水率随之持续上升。(2)密度的降低及木粉的加入均可提高材料对高频声波的吸收能力;随着木粉的添加量,聚丙烯木塑复合发泡材料对频率在1000Hz到3000Hz间及5000Hz以上的声波的吸收能力随之增高,而对3000Hz到5000Hz间的吸收则是呈现先升后降的变化规律,30份达到最大值。(3)木粉加入后聚丙烯木塑复合发泡材料的准静态压缩杨氏模量、屈服强度、能量吸收能力、能量吸收效率都有不同程度的下降,而添加了木粉的试样随着木粉量的增加,均呈现先增后降的变化规律,在添加量为30份时最大;另外,随着压缩速率提高,材料的杨氏模量、屈服强度及密实化起始应变均随之增加。(4)随着循环压缩次数的增加,所有材料的循环损耗量、及滞后百分比均随之下降,且下载幅度逐渐变小最后趋近零;另外,随着木粉添加量的增加,循环损耗量先增加后下降,在添加量为30份时达到最大。(5)随着发泡剂的增加,发泡材料的松弛率与材料的密度呈线性关系,密度越大,材料的松弛率越大;随着木粉添加量的增加,材料的随之先增后降,30份时最大。
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