ABS木质素复合材料动态流变行为的研究|kaiyun.com

本文摘要：第一章绪论在二十一世纪,高分子材料作为一种成型加工性能好,应用领域明确,综合性能出色的产品,备受人们注目,从而获得了突飞猛进的变革。据报导称之为，在接下来的几年，高分子材料的用量增幅都不有可能高于5%。高分子材料早已与我们的生活息息相关，密不可分。可是随着高分子材料用量的减少，适当的也带给了不可避免的问题：能源问题和污染问题。 由于石油资源不能再造，高分子材料的原料来源显得紧绷，很大地容许了高分子材料行业的发展。

第一章绪论在二十一世纪,高分子材料作为一种成型加工性能好,应用领域明确,综合性能出色的产品,备受人们注目,从而获得了突飞猛进的变革。据报导称之为，在接下来的几年，高分子材料的用量增幅都不有可能高于5%。高分子材料早已与我们的生活息息相关，密不可分。可是随着高分子材料用量的减少，适当的也带给了不可避免的问题：能源问题和污染问题。

由于石油资源不能再造，高分子材料的原料来源显得紧绷，很大地容许了高分子材料行业的发展。传统意义上的高分子材料多为制备高分子，其结构平稳，无法大自然水解，久而久之就构成了相当严重的白色污染。

因此，近年来如何节约资源和减少由于高分子材料生产带给的污染沦为了业内人士研究的热点。低碳、环保、节约是二十一世纪社会、经济、生活发展的主旋律。2003年以来，国务院先后公布了《关于节约能源工作的要求》、《节约能源中长期规划》等政策性文件。

只有大力转变中国传统的粗放型经济，才能有效地的节约资源，使能源仍然沦为制约社会发展的阻力。用于可再生的木质素纤维和高分子材料为主要原料的复合材料，可以很有效地的减小高分子材料的使用率，有效地的节约了资源，减少了对于环境的污染。据不几乎统计资料，每生产10吨的木质素复合材料，就相等于增加了60万个荒废快餐盒的污染、增加1250亩农业用地的废弃物残余、较少采伐了15棵高龄桉树，很大的增加了环境污染，减少了经济效益，增进了经济的可持续发展。

1.1木质素概况1.1.1木质素木质素（lignin）是自然界中总蕴藏量仅次于的天然高分子化合物之一，是包含植物细胞壁的主要成分，所以其成分大约占到木材成分总含量的90%以上。造纸厂废气液中所含大量的木质素，生产1t的纸，就有相等于纸一半质量的木质素排泄，这不仅不会导致环境污染，也是对资源的一种浪费。随着人们节约资源意识的提升，作为化学制浆过程中的污染源之一的木质素也转废为宝。

据激进估算，每年全世界大约可生产木质素约6×1014t。1.1.2木质素的结构和性质木质素的基本机构单元为苯丙烷结构，是一种具备三维网状的高分子化合物。共计三种基本结构（非醛型结构），即愈创木基结构、紫丁香恩结构和对羟基苯基结构（如图1）。

木质素是由松柏醇基、紫丁香基和香豆基三种单体以C－C键、醚键等形式相连而出的具备三维空间结构的天然高分子物质（2）。木质素是一种热塑性高分子，有玻璃态转化成温度（Tg），没相同的熔点（3）。由于木质素分子结构中所含一定的甲氧基、羰基、芳香恩、羧基、醚键、酚羟基、醇羟基和共轭双键等活性基团，木质素可以展开还原成、水解、醇解法、水解、酰化、烷基化、缩聚或接枝苯乙烯等化学反应。

1.1.3木质素的制备想获得较高质量的木质素产品，就必须更加有效地的提纯方法来萃取高纯度的木质素。原本用于的用来制备碱木质素的试剂由于价格偏高，毒性大，不合适工业生产。由于纺织制浆留给的废液呈圆形碱性，木质素以水溶性酚盐的形式不存在于废液中，酸性条件可以让木质素两县。因此，目前工业生产使用的是酸析法制备碱木质素：（1）稀释浆液，加酸使木质素两县；（2）过滤器时特絮凝剂使木质素两县。

业内人士在酸析法的基础上展开了更加了解的研究。吕思宁(4)等人在萃取木质素的时候,再行使用10%的盐酸酸化废水,然后定量的重新加入单体氯化铝铁(PACF)或单体氯化铝(PAC)作为水集中絮凝剂,经过加热至均匀分布,静置后重新加入凝丙烯酰胺(CPAM),溶解出有废水中的木质素。刘江燕（5）等人将制浆黑液展开过滤器，加酸指示剂至PH=2，以5000r/min的速度展开离心处置，清除木质素数次，真空潮湿48h后用水和1,4-二氧六环（体积之比1:9）的混合溶液对其展开抽提，冷却至50℃，稀释抽提液之后滴去离子水，两者体积之比1:200，反复离心、洗净、潮湿步骤后制为得显木质素。

张小勇（6）等人在制浆黑液中重新加入一定量的碳源，通过室温烘烤，用产生的微生物产酸减少制浆黑液的PH，溶解出有木质素，这种方法萃取木质素的速度较慢，收率甚至可以超过90%。1.1.4木质素的改性木质素分子较小，由于芳环上的位阻，无论与酚醛树脂反应，还是和甲醛、苯酚反应、其反应活性都显著的严重不足，并且妨碍了它与甲醛之间的长时间醛。我们必需对木质素展开改性以提升木质素的反应活性。木质素展开Mannich反应时，苯环上的酚羟基的邻位和其对位以及其外侧链上的α位上的氢原子更为开朗，更容易与胺和醛再次发生反应，分解木素胺（如图2）。

1.3木质素复合材料的研究现状1.3.1国内研究现状林建国等对钛酸酯和硬脂酸(特白油)对聚乙烯恩木塑复合材料的改性效果展开较为，结果表明：钛酸酯改性的复合材料力学及扫描电镜结构性能皆较好，改性效果好于硬脂酸。东北林业大学党文杰利用马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯金字段共聚物(SEBS-g-MAH)及马来酸酐接枝聚丙稀(PP-g-MAH)对木塑复合材料展开强化和增韧改性，明显改善了木纤维与聚丙烯之间的界面相容性，提升了界面之间的粘合力，木塑复合材料的力学性能进而提升。中科院广州化学研究所刘雪宁等以甘蔗渣为原材料，成像化学处置后，表面经MAH化学改性与聚氯乙稀共混吸管，制取出有力学性能优良的复合材料。

高巧春等在木塑复合材料中重新加入AC发泡剂，随着AC发泡剂用量的减少，复合材料的密度上升，剪切强度减少，冲击强度再行减少后减少；当发泡剂用量为2.5份时，复合材料密度0.90gf/cm3，降到低于；冲击强度超过最低的6.4Kj/2。上海交通大学刘荣榕研究指出：木纤维处理方式时，其表面更为平滑，经蒸汽炸开技术处置，木纤维表面经常出现裂片、裂纹和孔洞，显得坚硬，蒸汽炸开毁坏了纤维素分子间的氢键起到，使纤维素的溶解性和渗透性获得了强化，明显改善了复合材料的热稳定性和力学性能。

姚鹏等用废旧电缆料制取出有合格的木塑复合材料，挠曲亲率超过0.44%，仅次于等效应力为8.59×106Pa，制得的架上几乎符合国家标准所规定的用于拒绝。通过国内外关于木塑复合材料的研究现状找到，木塑材料的研究重点主要还包括：木粉和聚合物基材的预处理、偶联剂/增塑剂等助剂的用于、木塑复合材料的强化增韧、界面相容性研究、透气防水、避免变黄变黄、塑胶木塑复合材料的研究、废旧塑料重复使用利用等领域。

有关木塑复合材料的流变学理论和实践中研究较较少，而木塑材料的加工技术必需依附于历史发展理论的研究。因此，对于专门从事高分子材料工程的工作者来讲，缺少历史发展理论的研究，终将在日后白热化的科技竞争中，在高分子工程和工艺科学化、新型材料的开发设计中正处于被动地位。

1.3.2国外研究现状RicardoJoséBrugnago等对甘蔗渣/聚酯复合材料蒸汽炸开情况下展开研究。研究找到，蒸汽炸开技术使半纤维素和酸溶木质素的含量减少，而蒸汽炸开碱性溶液预处理，可除去甘蔗渣纤维60%的酸不溶解木质素，提高了复合材料的密度、吸水率和热稳定性。Nenkova等使用过氧化二异丙苯(DCP)和过氧化二苯甲酰(BPO)在10%马来酸酐的丙酮溶液中引起马来酸酐对木纤维表面改性。马来酸酐木纤维再次发生酯化反应，减少了界面黏合力，制得PP基木塑复合材料的力学性能大幅提高。

OmarFaruk等将五种有所不同类型的纳米粘土必要人组重新加入木塑材料，制取出有力学性能明显提高的HDPE/木粉复合材料。LeBrasM等研究指出：聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺等添加剂的重新加入，提升了收缩型PP/亚麻纤维复合材料的热稳定性和阻燃性能。M.Muasher等对紫外线吸收剂和阻碍胺光稳定剂作为木塑材料光平稳添加剂性能展开研究。

研究找到，木质素不受光照水解分解对苯醌发色团结构，随着对苯醌结构的增加，氢醌造成去除，低分子量双酯HALS需要长年掌控材料变黄和泛黄的变化。AndrzejKBledzki等研究找到，随着木质纤维和发泡剂含量减少，PP/木质纤维微塑胶复合材料的的剪切强度和倾斜强度上升；随着发泡剂含量减少，剪切弹性模量上升，但当其含量一定时，材料内部微孔数量减少，剪切弹性模量下降，指出较好的泡孔结构不利于复合材料力学性能的提升。Han-SeungYang等用废旧轮胎制取建筑隔音复合材料，复合材料的弹性及倾斜性能、柔软厚度膨胀率皆高于刨花板。

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