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1、木粉/ 秸秆粉增强改性碱木质素橡胶复合材料性能影响研究生物质材料是自然界中第一大丰富的可再生高分子化合物 , 由于自身特性使 其在实际应用中受到很多限制。为扩大生物质材料应用领域 , 减少其焚烧处理带 来的环境等问题 ,本文以未硫化轮胎橡胶为基体材料 , 采用密炼硫化工艺制备改 性碱木质素 / 橡胶复合材料 , 通过在复合材料中加入木粉与秸秆粉增强碱木质素 橡胶复合材料 , 探讨改性碱木质素与木粉 / 秸秆粉混用对生物质橡胶复合材料性 能的影响。论文主要研究内容如下 :(1) 以马来酸酐为改性剂对碱木质素进行改性 , 研究 改性前后碱木质素含量对复合材料力学性能、硫化性能、微观形貌、吸水性、耐
2、 磨性能等影响。结果表明 : 经马来酸酐改性后的碱木质素在橡胶基质中的分散性 提高, 相比填充未改性碱木质素时断裂伸长率分别提高 20%、22.6%、46%、44%; 拉伸强度分别提高 14.76%、17.16%、 17.12%、4.31%。在 20%添加量时使用改性碱木质素在提高了在橡胶基质间分散性的同时还 增大了与橡胶基质间的相互作用使复合材料硫化时间延长。与此同时 , 改性后最 小扭矩(M_L)相对降低,最大扭矩(M_H)则呈现增大趋势；通过对复合材料的耐磨 性测试得知 , 改性后的复合材料耐磨性提高 , 改性前的磨耗体积为 2.25/cm3, 改性后的磨耗体积为 1.78/cm3 。改
3、性碱木质素对复合材料的耐低温性影响不大。 (2) 在填入量为 20%的条件 下, 研究了改性碱木质素 / 木粉混用对复合材料力学性能、硫化性能的影响。结果表明:改性碱木质素与木粉混用 ,当比例为1:2 时复合材料的拉伸强度为6.81MPa,相比未添加木粉时提高了 0.95MPa但是随着木粉的加入,复合材料的断裂伸长率大幅下降 , 在改性碱木质素与木粉比例为 1:2、1:1 、2:1 时分别下 降 58.6%、57.5%、51.2%;但是随着木粉加入比例增加 , 复合材料的硬度逐渐增大 改性碱木质素与木粉比例为1:2、1:1、2:1时,的硬度为70SA 72SA 75SA，比未添加时分别提高 8
4、.7%、 4.3%、 1.4%;同时复合材料的耐磨性也随着木粉的加入 而提高,在改性碱木质素与木粉的混用比例为 1:2 时,磨耗体积为 1.45/cm3。木粉的加入使复合材料的脆性温度升高 , 改性碱木质素与木粉比例为 1:2、 1:1、2:1时脆性温度分别为-53 C、-50 C、-48 C,随着木粉的加入比例增加复 合材料的吸水率逐渐降低 , 改性碱木质素与木粉的混用比例为 2:1 时复合材料的 24h吸水率为3.3%,当比例为1:2时吸水率为0.95%。通过对改性碱木质素与木 粉的动态力学性能分析得出 , 复合材料的储能模量随着木粉添加量的增加而提高 从损耗因子峰曲线可以看出 , 木粉的
5、混用使得峰值升高 , 材料的阻尼性提升。(3)对改性碱木质素 /橡胶复合材料加入秸秆粉时的性能研究表明 :秸秆粉的 加入使得材料的拉伸强度升高 , 但是使用秸秆粉时力学性能低于使用木粉时力学 性能。秸秆粉的加入使复合材料的最大扭矩(M_H)提高，同时降低了复合材料的最 小扭矩 (M_L)。改性碱木质素与秸秆比例为1:2时材料脆性温度为-52 C ,而同质量份数下 仅使用改性碱木质素的脆裂温度则为-54 C ;当改性碱木质素与秸秆粉混用比例 为2:1时,24h吸水率为2.1%,同时吸水率也随着吸水的时间延长而逐渐增加。复合材料的微观形貌研究发现 , 在碱木质素与秸秆粉混用时 , 可以清晰的看到 , 秸秆 粉在橡胶基间存在明显缝隙 , 并且随碱木质素比例增加在秸秆粉周围存在明显团 聚现象。综上所述,使用MAH改性碱木质素可有效提高复合材料的力学性能，并且降 低了复合材料的硫化时间。随着木粉以及秸秆粉的混入 ,复合材料的部分力学性 能提升, 同时复合材料的吸水性、磨耗体积降低。当改性碱木质素与木粉 /秸秆粉复合后 ,其硬度和强度均符合工业用橡胶板国家标准GB5574-2008较高硬度橡胶板的要求,可用作胶垫、铺设工作台及地板, 从实际应用中提高了废弃生物质材料的价值。