废弃PS/生物质无毒环保复合材料的研究与制备

来源 :大连工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:suxinlan2009
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本研究课题把生物质纤维作为填料,将其添加到废弃聚苯乙烯(PS)树脂中制备了废弃PS/生物质复合材料。考察了生物质纤维的种类、用量以及弹性体对废弃PS/生物质材料的影响。同时,为了解决废弃PS树脂和生物质纤维相容性差的问题,本文合成了适用于该体系的相容剂。首先,本文制备了废弃PS/生物质纤维复合材料,通过力学性能、加工流动性能的分析比较,优化了生物质纤维的种类和用量。结果表明:选择芦苇纤维制备的废弃PS/生物质体系的力学性能比添加花生壳和秸秆要好,且当添加芦苇纤维为30份时,废弃PS/生物质材料的力学性能以及熔体流动性能较好。分别通过模压、挤出以及注塑的方法制备废弃PS/芦苇体系,探讨了三种成型方法对体系性能的不同影响,得出使用注塑工艺可使体系的力学及流动性能好于其他两种成型方法。其次,针对废弃PS/芦苇体系,本文制备了两种相容剂。一种是通过溶液接枝法,将苯乙烯以接枝的手段与芦苇纤维相连,命名芦苇-g-St;另一种是通过共聚,把硅烷硅烷偶联剂KH570和苯乙烯作为聚合反应的单体,以BPO为引发剂来制备反应型相容剂,命名St-KH570。将两种相容剂通过红外光谱仪进行表征。选择三因素四水平正交试验对相容剂St-KH570的合成工艺进行了研究,并确定了反应温度为85℃,BPO用量为6g,苯乙烯与KH570用量配比为1:1的合成工艺条件。将以上两种相容剂分别添加到废弃PS/芦苇体系中,比较了两者对体系力学性能和热稳定性的影响。结果表明:加入St-KH570反应型相容剂的废弃PS/芦苇体系力学性能和热稳定性更佳。为了克服废弃PS/芦苇体系脆性大的弱点,将弹性体SEBS和EPDM加入到废弃PS/芦苇体系中,并比较了两者对废弃PS/生物质体系的力学性能和热稳定性的影响。结果表明:加入弹性体SEBS和EPDM后,废弃PS/芦苇体系的冲击强度分别上升了 36.1%、6.56%,显示出弹性体SEBS对废弃PS/芦苇纤维体系的韧性贡献更大。与废弃PS/芦苇/EPDM复合材料相比,废弃PS/芦苇/SEBS复合材料的最大分解温度提高了 2.57%,500℃的残炭率提高了 108.88%。最大分解速率下降了 0.1%/℃。说明SEBS更有利于保持废弃PS/芦苇体系的热稳定性。比较了同时添加相容剂和弹性体对废弃PS/芦苇体系的作用。结果表明:废弃PS/芦苇/SEBS/St-KH570体系的力学以及高温的稳定性更好。对优化出的废弃PS/芦苇/SEBS/St-KH570复合材料进行流变性能研究,探讨了其加工性能的变化。结果表明:废弃PS/芦苇/SEBS/St-KH570体系整体上表现为非牛顿流体,它的粘流活化能Eη受剪切速率的作用影响很大,活化能也明显提高。最后,检测了废弃PS/芦苇/SEBS/St-KH570体系的抑菌性能,扩展其实际应用,制备出一种可在建筑、装饰等领域有良好应用的无毒环保价廉的废弃PS/生物质复合材料。结果表明:与空白样品对比,废弃PS/芦苇/SEBS/St-KH570体系拥有较强的生物抑菌能力。
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