基于农作物秸秆粉(CSF)和聚合物的木塑复合材料(WPC)结合了植物纤维和高分子材料的优点,可广泛应用于包装、运输、建筑、家具制造、汽车及室内装饰等领域。由于CSF与聚合物的热力学不相容,通常需要加入接枝聚合物作为增容剂或对CSF表面进行化学改性才能获得综合性能良好的WPC。然而,增容剂的接枝率限制了WPC综合性能的进一步提高,另外CSF表面化学改性使用大量有机溶剂,不符合绿色可持续发展要求。

作为一种绿色和高效的加工技术,辐射加工在室温下进行,且不存在任何污染和副产品。有研究证明,不添加任何相容剂和偶联剂,通过电子束直接辐射改性,改善了聚乙烯/CSF木塑复合材料的综合性能。作为在汽车等高端领域应用越来越广泛的聚丙烯(PP)木塑复合材料,通过辐射加工改善其综合性能的研究具有重要的科学和应用价值。实验通过在PP/CSF复合材料中加入多官 能团单体作为辐射敏化剂,研究电子束敏化辐射对PP/CSF复合材料力学性能、吸水性能、热性能和断面微观结构的影响,并对电子束敏化辐射改性PP/ CSF复合材料的机理进行探索。既称取等质量的PP和CSF,分别加入2%、4%、6%、8%的TMPTMA,置于高混机内混合均匀,经双螺杆挤出机挤出造粒;粒料用注射机注塑成型为标准测试样条,注射温度200℃,压力100MPa,注射速率50mm/s。PP/CSF复合材料的辐射加工:使用高频高压电子加速器(2MeV)在室温下以50、100、150和200kGy的剂量直接照射未经任何处理的试样,实验采取10kGy/次进行多步辐照;按GB/T25439—2010,采用辐射变色薄膜剂量计确定吸收剂量。提高了PP/CSF复合材料的初始降解温度,改善了材料的热稳定性,但初始降解温度并没有随着TMPTMA用量的增加而大幅度提高。
(1)电子束敏化辐射能改善PP/CSF复合材料的力学性能、吸水性能、热稳定性和界面相容性。
(2)随着多官能团单体TMPTMA用量的增加,电子束敏化辐射改性PP/CSF复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度和界面相容性得到提高,吸水率逐渐降低,热稳定性稍有提高,熔融温度稍有下降;随着辐射剂量的增大,含TMPTMA的PP/CSF复合材料的拉伸强度、弯曲强度和界面相容性先提高后降低,吸水性逐渐降低,热稳定性稍有提高,熔融温度逐渐下降,冲击强度逐渐降低。
(3)TMPTMA的加入,可促使PP/CSF复合材料发生辐射诱导接枝支化和交联反应,从而改善了PP/CSF复合材料的力学性能和界面相容性,但过度的交联以及高剂量辐射诱导的降解会降低PP/CSF复合材料的综合性能。
参考自:《聚丙烯/秸秆粉木塑复合材料的辐射改性 及其结构与性能研究》郭 丹等







