摘要: 近年来，木塑复合材料因具有环境友好性、人类亲和性和可持续性等优点，其开发和利用得到了迅速发展。以农业废弃物为主要原料的木塑复合材料的开发与工业化利用，为丰富的农业资源开辟了一个新的应用领域。同时在减少植物秸秆和废旧塑料焚烧对环境的... 展开 近年来，木塑复合材料因具有环境友好性、人类亲和性和可持续性等优点，其开发和利用得到了迅速发展。以农业废弃物为主要原料的木塑复合材料的开发与工业化利用，为丰富的农业资源开辟了一个新的应用领域。同时在减少植物秸秆和废旧塑料焚烧对环境的污染，降低森林采伐量和保护森林资源，增加就业和提高农民收入，促进经济发展等方面有着良好的经济效益、环保效益和社会效益。天然植物纤维材料成本低廉，与塑料复合，可获得较高强度的复合材料，扩大材料的应用领域。所以，这种新型复合材料研究的开展，还可以缓解全球能源危机的压力，有助于实现人与自然的协调发展，对复合材料科学的发展也具有重要的意义。 基于此，本研究以稻秸纤维为增强纤维、聚乙烯为基体制备了稻秸纤维/聚乙烯复合材料。首先进行探索试验，确定了以稻秸纤维和聚乙烯为主要原料的稻秸纤维/聚乙烯复合材料的制备工艺。为了确定最佳的稻秸纤维和聚乙烯配比，最佳的纤维粒径以及马来酸酐偶联剂、钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂对复合材料力学性能的影响，进行了一系列的试验。通过对不同配比制作的复合材料进行的力学性能测试，确定稻秸纤维和聚乙烯的最佳配比、最佳纤维粒径以及其它组份的最佳添加量。同时利用扫描电子显微镜及红外光谱分析测试技术，对复合材料的微观特征进行了表征。 试验结果表明：热压工艺参数、稻秸纤维的添加量、纤维粒径的大小以及马来酸酐偶联剂、钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂的添加量均对复合材料的力学性能有一定程度的影响。主要结论如下： (1)热压温度、时间和压力对稻秸纤维/聚乙烯复合材料力学性能有一定影响，最佳热压工艺为：热压温度140℃、热压时间5 min、压力2 MPa。 (2)随着稻秸纤维质量分数的增加，稻秸纤维/聚乙烯复合材料的静曲强度降低，弹性模量总体呈升高趋势。 (3)稻秸秆粉的粒径必须适中，80目稻秸纤维制备的复合材料力学性能较好。 (4)马来酸酐、钛酸酯、硅烷偶联剂的加入都不同程度地提高了复合材料的力学性能，偶联剂的添加量以5％左右为佳。但偶联效果不同：马来酸酐>硅烷>钛酸酯。 (5)红外图谱中聚乙烯的特征峰1472.5 cm-1和稻秸纤维的特征峰1624.4 cm-1的消失，从微观上验证了偶联剂改性稻秸秆粉时与稻秸秆粉发生了化学反应。 (6)电镜图片显示：随稻秸纤维质量分数的增加，其与聚乙烯的结合情况越来越差；80目稻秸纤维粒径大小合适，与聚乙烯的界面结合均匀、连续，界面相显示良好；添加偶联剂后，稻秸纤维和聚乙烯之间的界面明显变得模糊，基体相连续性好，且添加马来酸酐和硅烷偶联剂的复合材料的界面相比添加钛酸酯偶联剂的复合材料界面相更模糊。 收起