发泡木塑复合材料的制备及性能研究开题报告-司丹鸽

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1、本科生毕业设计（论文）开题报告题目：发泡木塑复合材料的制备及性能研究姓名：司丹鸽学号：201005040305指导教师：葛正浩班级：成型103班所在院系：机电工程学院-10-课题的目的、意义；国内外技术现状及发展趋势课题的意义和目的：生物纤维是自然界中最丰富的天然高分子材料,它具有密度低、价格低廉、比强度高、可生物降解和再生性等优点，是人类开发应用最早的天然材料之一，但是在实际生产生活中它也同时存在着一些性能缺陷，如:较高的湿胀干缩性,易于变形,易于腐朽,易被虫蛀和易燃烧等。为了在更好的利用生物纤维带来的满足人类所需要求，不得不避免同时由它所带来的

2、不利，因此，在人类的不断探索和不断研究中，木塑复合材料诞生了。木塑复合材料有很多优点，可以归纳为耐用、寿命长，有类似木质外观，比塑料硬度高，具有优良的物性，比木材尺寸稳定性好，不会产生裂缝、翘曲，无木材节疤、斜纹，可以加入着色剂，覆膜或复合表层可制成色彩绚丽的各种制品，具有热塑性塑料的加工性，容易成型，相比木材和塑料，其性能优越两者，以耐腐蚀、不受菌害或者蚂蚁破害、易成型、稳定性好不易翘曲和变形的优点，同时具有木材外观感和自然质感。但是在生产生活实际应用中仍然存在不少的问题，例如韧性、冲击强度和弯曲强度等力学性能低于母体塑料，相对纯的天然木材来说，

3、密度通常是木材的好几倍,应用领域受到极大限制。但经过合理的发泡后，木塑复合材料会存在良好的微孔结构，这些分散的、均匀的微孔可有效的使材料内部裂纹尖端钝化，从而有效的阻止裂纹扩张，可以显著提高材料的抗冲击性能和韧性。更重要的是，木塑微孔发泡复合材料制品的密度大大减小，而机械强度高于木材，这些良好的性能可以使其作为最佳的木材替代品，同时由于木塑复合材料成本的80%是塑料，通过发泡后的复合材料成本可以降低40%左右，从而进一步拓宽了木塑复合材料的应用领域。通过对本课题的研究，使我进一步巩固了大学期间所学的各类知识，特别是有关复合材料配方设计，工艺优化和发

4、泡剂的使用等相关知识，同时，通过本次毕业设计可以提高我的独立思考，解决问题以及动手能力等等。国内外研究现状及水平：1.发泡木塑复合材料研究木纤维因含有大量的极性羟基和酚羟等官能团，其表面表现出很强的化学极性，与非极性的塑料间相容性差，且易吸水分散性差。木纤维的加入对复合材料的发泡及最终制品的物理机械性能产生不同程度影响。因此，国内外的研究主要围绕改善界面相容性，以及影响复合材料发泡程度和泡孔结构的诸多因素展开。薛平等采用PP及HDPE进行了木塑的综合实验。例如，木粉种类、添加量及加工温度对溶体流动性能的影响，木粉含量、粒径对力学性能的影响，偶联剂的

5、种类、含量对复合材料性能的影响，还研究了螺杆转速、螺杆结构、加工温度、压力对材料性能的影响。结果表明，木塑混合属于假塑性流体，其粘度要比纯塑料的表观粘度还低;合适的偶联剂可以明显提高强度，不同的塑料树脂对偶联剂有选择性；木粉粒径小于39目时，粒径对材料的拉伸强度影响不大；木粉的微观分散性是影响材料宏观强度的关键。2.发泡方式研究-10-课题的目的、意义；国内外技术现状及发展趋势对于发泡方法的研究主要集中在物理发泡和化学发泡上，S.Doroudiani、Matuana等人利用高压CO2进行了板材的物理发泡研究，但由于物理发泡对设备和操作工艺要求较高，

6、使得发泡方法的研究更集中于操作工艺简便的化学发泡方法上，F.Mengeloglu使用放热型发泡剂AC和吸热型发泡剂NaHCO3挤出发泡PVC/木粉，发现放热型发泡剂得到的泡孔尺寸较小。卜宪华分别用AC、NaHCO3、OBSH、AC/NaHCO3复合发泡剂制得发泡PVC/木粉复合材料，发现AC/NaHCO3复合发泡剂发泡性能最优。L.M.Matuana等还研究了用木纤维中的水分作发泡剂来发泡硬质PVC/木塑复合材料，发现使用适量的丙烯酸发泡改性剂和调整挤出机头温度，可以完全使用木粉中的水分作发泡剂发泡PVC/木塑复合材料。进一步研究表明对于5%—10

7、%(质量分数)的MAPP，最低浓度的MAPP就可以对WPC吸水性产生很好的效果；添加过量的MAPP反而增大了吸水量，因为MAPP比PP更具极性，木纤维含量低的复合材料会很快达到平衡吸水量。Andrzej等研究了生物质纤维/聚氨酯复合材料发泡，建立了微孔含量与密度之间的关系，纤维的种类、微孔含量与复合材料力学性能之间的关系，得出随着微孔含量增加，复合材料的剪切模量和冲击强度增加。1.发泡木塑复合材料成型方式研究木塑复合材料的改性上多数以注塑成型和压塑成型的方法来制取，而对于挤出成型的方法研究较少，所以用生物质纤维、塑料为主要填料，进行发泡挤出成型研究

8、，为工业木塑复合材料挤出奠定化工基础。蔡培鑫，吕群，等以聚丙烯为塑料基体，以木粉为填料，加入添加剂，利用双螺杆挤出机成型制