竹粉/高密度聚乙烯复合材料的制备及性能研究

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本文用熔融共混的方法制备了竹粉/HDPE复合材料,采用不同种类偶联剂对竹粉表面进行预处理来改善复合材料界面;在复合材料制备过程中,添加不同种类界面改性剂来提高竹粉和HDPE基体间界面强度;添加Si02包覆的ZnO来提高竹粉/HDPE复合材料的抗菌性能;添加UHWMPE来改善竹粉/HDPE复合材料抗冲击性能。然后对竹粉/HDPE复合材料的力学性能、流变性能及抗菌性能等进行一系列测试,采用扫描电子显微镜(SEM)观察样条断面微观结构变化,最后采用DSC研究竹粉/HDPE复合材料结晶性能及非等温结晶动力学。研究结果表明:三种偶联剂都能改善竹粉/HDPE复合材料的界面性能,对复合材料的力学性能和流动性能均有一定提高;三种界面改性剂的加入也可以提高竹粉/HDPE复合材料的物理力学性能,界面偶联剂能够增加竹粉和HDPE间界面粘结力,使得竹粉/HDPE复合材料熔体流动速率下降;添加UHWMPE分子量越高,对竹粉/HDPE复合材料的力学性能提高效果越明显,但随之流动性能越差;随着UHWMPE用量越多,竹粉/HDPE复合材料的力学性能越好,流动性能越差。在抗菌性能方面,添加3wt%包覆量ZnO的复合材料样片的培养液取样稀释后,培养生长的菌群数目最少,对大肠杆菌生长抑制效果最好,抗菌效果最佳。采用DSC研究非等温结晶动力学,Jeziorny法表明,竹粉/HDPE复合材料中加入偶联剂、界面改性剂和UHWMPE,结晶速率均降低,其中添加UHWMPE的复合材料结晶速率最缓慢:加入竹粉或ZnO等小分子的竹粉/HDPE复合材料,这些小分子的对HDPE结晶能起到异相成核剂的作用,复合材料结晶速率均有不同程度提高,其中加入3wt%包覆量ZnO的复合材料结晶速率最快。Kissinger法表明,不同种类偶联剂或界面改性剂的加入能够降低竹粉/HDPE复合材料的结晶活化能,接枝的HDPE极性支链在结晶过程中既阻碍了大分子链的运动,又能够充当成核剂,综合作用下,HDPE成核所需要的能量有所降低。莫志深法得出的结论,与Jeziorny法和Kissinger法得到的结论基本一致。
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