制漿造紙白泥與PVC發(fā)泡復(fù)合材料的研究.pdf

1、本論文以改性白泥為填充劑、以PVC為基體，研究開發(fā)出白泥/PVC發(fā)泡復(fù)合材料。論文對白泥的球磨工藝、復(fù)合材料熱壓工藝的優(yōu)化、發(fā)泡劑AC用量的優(yōu)化、表面改性劑鋁酸酯用量的優(yōu)化、白泥用量的優(yōu)化、復(fù)合材料界面結(jié)合效果等方面進行了較深入的研究。 論文進行了白泥球磨工藝的研究，分析熱壓時間和熱壓溫度對白泥/PVC發(fā)泡復(fù)合材料密度及力學(xué)性能的影響。白泥的最佳球磨時間為60min，此時白泥的粒徑均勻，平均粒徑為3.45μm。在熱壓時間14mi

2、n時，白泥/PVC發(fā)泡復(fù)合材料的密度最小，比沖擊強度、比拉伸強度及比彎曲強度均為最大值；在熱壓溫度187℃時，白泥/PVC發(fā)泡復(fù)合材料的比沖擊強度、彎曲強度以及比彎曲強度均為最大值，綜合性能較好、密度較低。優(yōu)化出最佳熱壓工藝條件為：熱壓時間14min，熱壓溫度187℃。 論文研究了發(fā)泡劑AC用量對白泥/PVC發(fā)泡復(fù)合材料密度及力學(xué)性能的影響。ZnO/Zn(St)2用作活化劑，能使發(fā)泡劑AC的分解溫度降低到183℃，從而適合PVC

3、發(fā)泡。白泥/PVC發(fā)泡復(fù)合材料的比沖擊強度、比拉伸強度及比彎曲強度隨著AC用量的增加而呈先升后降的趨勢，且在0.5phr時均為最大值。觀察不同AC用量時的SEM照片，發(fā)現(xiàn)0.5phr時白泥/PVC發(fā)泡復(fù)合材料的發(fā)泡效果最好，其泡孔比較規(guī)則、分布比較均勻；而在AC用量低于0.5phr時，復(fù)合材料的泡孔形狀很不規(guī)則且分布不均勻；在AC用量高于0.5phr時，復(fù)合材料的泡孔容易破裂而形成大孔且泡孔分布很不均勻。綜合考慮，優(yōu)化出最佳AC用量為0

4、.5phr。 論文研究了表面改性劑鋁酸酯用量對白泥/PVC發(fā)泡復(fù)合材料密度及力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，白泥/PVC發(fā)泡復(fù)合材料的密度、各項力學(xué)性能均隨著鋁酸酯用量的增加而呈先升后降的變化趨勢。當(dāng)鋁酸酯用量為0.5％時，復(fù)合材料的密度最小，沖擊強度及其比強度、彎曲強度及其比強度最大，綜合性能較好。綜合考慮成本與性能，優(yōu)化出最佳鋁酸酯用量為0.5％。相對于未改性白泥，用0.5％鋁酸酯改性的白泥的加工性能得到很大改善，與PVC的混合物

5、的加工性能指標(biāo)為：最大扭矩為42.3 N.m，平衡扭矩為31.1 N.m，塑化時間為90s，熔融溫度為179℃。 論文研究了白泥用量對白泥/PVC發(fā)泡復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，白泥/PVC發(fā)泡復(fù)合材料的各項力學(xué)性能都隨著白泥用量的增加而呈先升后降的變化趨勢。在白泥用量20phr時，復(fù)合材料的沖擊強度及其比強度分別比未填充PVC材料高71％、31％。；復(fù)合材料的拉伸強度、彎曲強度及其比強度分別比未填充PVC材料高23.7％

6、、33.9％、2.5％。綜合考慮復(fù)合材料的成本與性能，優(yōu)化出最佳白泥用量為20phr。 在PVC100phr、改性白泥用量20phr，AC用量0.5phr，鋁酸酯用量0.5％，熱壓時間14min、熱壓溫度187℃時，開發(fā)出的白泥/PVC發(fā)泡復(fù)合材料主要性能指標(biāo)為密度0.85 g.cm-3，沖擊強度35.42KJ.m-2，比沖擊強度41.67KJ.m-2.(g.cm-3)-1，拉伸強度20.38MPa，比拉伸強度23.98MPa.

7、(g.cm-3)-1，彎曲強度90.53 MPa，比彎曲強度106.50MPa.(g.cm-3)-1。 論文分別用定性和定量的方法來分析白泥/PVC發(fā)泡復(fù)合材料的界面結(jié)合效果。首先，分析改性白泥的紅外光譜圖，發(fā)現(xiàn)在2960～2850cm-1附件出現(xiàn)一組的C-H伸縮振動吸收峰，認(rèn)為是由鋁酸酯中長鏈烷基引起的；分析白泥的熱失重曲線，發(fā)現(xiàn)未改性白泥與改性白泥的變化趨勢基本一致，且改性白泥的熱失重比未改性白泥的要大；分析白泥的接觸角情況

8、發(fā)現(xiàn)，相對于未改性白泥，改性白泥對水的接觸角較大，而對液體石蠟的接觸角較小；分析白泥的吸油值，發(fā)現(xiàn)白泥吸油值隨鋁酸酯用量的增加而不斷降低。這些都說明了改性白泥表面自由能降低，容易與PVC基體結(jié)合。另外，分別用界面作用參數(shù)B值和界面解鍵角θ值來定量分析白泥/PVC發(fā)泡復(fù)合材料的界面結(jié)合效果。結(jié)果顯示，B值隨鋁酸酯用量的增加而先升后降，在鋁酸酯用量0.5％時，B值最大，比未改性時高237.7％；θ值隨鋁酸酯用量的增加而先降后升，在鋁酸酯用量