中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

[学位论文] 张华栋东北林业大学 2021年硕士导师: 郭明辉共75页

摘要 : 随着工业社会的发展，水污染的问题越来越受到人们的关注。利用光催化剂在太阳能下光催化处理有机染料和重金属离子等污染物是污水处理的重要研究方向之一。而在去除水中污染物的研究中，光催化剂的研究尤为重要。金属有机框架（Metal organic frame，... 展开随着工业社会的发展，水污染的问题越来越受到人们的关注。利用光催化剂在太阳能下光催化处理有机染料和重金属离子等污染物是污水处理的重要研究方向之一。而在去除水中污染物的研究中，光催化剂的研究尤为重要。金属有机框架（Metal organic frame，简称 MOF)是一类由金属-氧簇和有机连接体组成的一类新型的三维杂化多孔材料，其中的 MIL系列金属有机框架是以铁或钛为金属节点，以对苯二甲酸为有机配体的一类 MOF，成本低廉且在酸碱环境下都能够表现出良好的稳定性，由于其拥有较大的比表面积、多样的孔结构和特定的化学位点，受到了广泛关注。然而金属有机框架的光响应能力有限，且其载流子分离效率和能带结构有进一步优化的空间，这限制了它们的应用和推广。为了提高可见光中 MOF材料的光降解效率，本文以杨木粉为原料制备了碳量子点（CQDs），并将其添加到 MOF的前体溶液中，制备了 CQDs/MIL-125(Ti)/g-C3N4三元复合材料和 CQDs@MIL-88B(Fe)材料，对碳量子点和复合光催化剂的进行了表征测试，并以亚甲基蓝（MB）、罗丹明 B（RhB）和六价铬离子（Cr6+）为目标污染物测试了光催化剂的性能。主要研究成果总结如下： 1、以杨木木粉为碳源，乙二胺和柠檬酸为助剂，220℃的条件下水热8小时制备了木质基碳量子点 CQDs。利用扫描电子显微镜测量所制备碳量子点平均粒径约为7.75 nm，透射电子显微镜下0.31 nm的晶格间距来源于石墨结构的{002}晶面。利用傅里叶转换红外光谱和X射线光电子能谱对木质基碳量子点进行扫描，发现该碳量子点表面富含含氧官能团，有利于其与其他材料结合。通过荧光光谱和CIE色度图的表征发现，木质基碳量子点 CQDs表现出明显的波长依赖性，即发射波长随着激发波长的红移而红移，且该碳量子点在激发光下显现出明显的蓝色。 2、以三聚氰胺为前驱体，550℃下热聚合制备了石墨相氮化碳 g-C3N4。然后将木质基碳量子点 CQDs和石墨相氮化碳 g-C3N4加入到金属有机框架 MIL-125(Ti)的前驱体溶液（钛酸丁酯和对苯二甲酸）中，150℃下加热反应24小时制备了 CQDs/MIL-125(Ti)/g-C3N4三元复合材料。通过 X射线粉末衍射和电镜照片得知，CQDs和 g-C3N4的加入未影响 MIL-125(Ti)的晶体结构，但是它们改变了 MIL-125(Ti)的孔道结构， CQDs/MIL-125(Ti)/g-C3N4三元复合材料粒径约为500 nm，比表面积约为148.16 m2/g，孔容约为0.21 cm3/g，平均孔径约为5.67 nm。MIL-125(Ti)和 g-C3N4的能带结构使他们能够相互组成异质结，碳量子点 CQDs的掺杂加速了异质结构中电子的转移，使得三元复合材料相比纯MIL-125(Ti)和二元复合材料MIL-125(Ti)/g-C3N4，CQDs/MIL-125(Ti)/g-C3N4的吸光能力更强，电子空穴复合率更低，因此光催化效率更高。 3、将木质基碳量子点CQDs加入金属有机框架MIL-88B(Fe)的前驱体溶液（对苯二甲酸和无水氯化铁）中，100℃下反应12小时制备了复合材料CQDs@MIL-88B(Fe)。通过一系列表征发现，木质基碳量子点 CQDs附着在 MIL-88B(Fe)表面，两者结合形成新型光致类芬顿催化剂。CQDs改变了 MIL-88B(Fe)暴露出的优势晶面，傅里叶转换红外光谱中含氧官能团的吸收峰变强，表明CQDsMIL-88B(Fe)使表面官能团的分布发生了变化。CQDs影响了复合材料的孔道结构，导致 CQDs@MIL-88B(Fe)的孔径相较 MIL-88B(Fe)由3.49 nm增大至5.26 nm，比表面积由118.25 m2/g降低至99.83 m2/g，但由氮气吸附脱附曲线和孔径分布图可知 CQDs@MIL-88B(Fe)依然是典型的介孔材料。CQDs增强了 CQDs@MIL-88B(Fe)对光能的吸收，影响了复合材料的带隙结构，CQDs@MIL-88B(Fe)的带隙由2.1 eV降低至1.97 eV，更容易产生光生载流子；在材料制备的过程中，CQDs将 CQDs@MIL-88B(Fe)中约6%的 Fe3+还原为 Fe2+，加速了光致类芬顿反应中两种铁离子之间的转化，也加速了羟基自由基的产生，从而加速了反应的进行；同时CQDs的负载使得 CQDs@MIL-88B(Fe)的载流子复合率下降，提高了电子的迁移率，从而使得H2O2和Cr6+更容易捕获激发电子，加快了光致类芬顿催化进程。收起

关键词 : 金属有机框架杨木粉热聚合光催化效果

2. PP/杨木粉复合材料的制备及其流变性能研究

[学位论文] 靳洪胜湖南工业大学 2012年硕士导师: 刘跃军;刘亦武共82页

摘要 : 木塑复合材料具有比强度高、可生物降解、成本低等优点而广泛应用,但是随着木粉填充量的增加,复合体系的界面相容性变差,力学性能下降,体系粘度增加,加工困难。同时,国内关于指导木塑配方设计和制备的流变理论较少。因此对其流变理论、加工工艺和高木... 展开木塑复合材料具有比强度高、可生物降解、成本低等优点而广泛应用,但是随着木粉填充量的增加,复合体系的界面相容性变差,力学性能下降,体系粘度增加,加工困难。同时,国内关于指导木塑配方设计和制备的流变理论较少。因此对其流变理论、加工工艺和高木粉填充量下提高复合材料力学性能等方面的研究显得尤为迫切。本文对聚丙烯(PP)/杨木粉复合材料的制备、结构及性能进行了研究。主要内容有:采用熔融共混法制备了PP基木塑复合材料,并对其进行了表征;使用RH7-D型高级毛细流变仪测试流变性能,确定了木塑配方各变量与复合体系粘度的定量关系,建立了稳态下复合体系的表观粘度数学模型;通过自制多功能全电动复合材料流变特性测试仪(CVDRC)研究了振动力场下不同振动强度对复合体系的表观粘度和结构的影响;采用不同弹性体和马来酸型相容剂对复合材料进行了协同增韧增容正交试验,极差分析和综合平衡法得出了最佳增韧增容配方,并探讨了协同增韧增容对复合材料结构和性能的影响。结果表明:杨木粉的加入起到纤维增强和异相成核的作用,提高了复合体系的冲击、弯曲强度和结晶性能,但随着木粉填量增加,复合体系的拉伸强度、断裂伸长率和热稳定性迅速下降,PP分子链段运动空间的位阻效应加大,结晶度下降,随着木粉粒径的减小,复合体系的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量呈下降-上升-下降变化,冲击强度呈上升-下降-上升-下降变化;稳态和振动场下流变测试表明,复合体系属于“假塑性”和幂律流体,表现剪切变稀行为,对温度具有很强的依赖性,随着木粉填量增加和温度下降,体系表观粘度?a和剪切应力?增加,随着振动强度增加,复合体系的动态粘度下降,木粉粒子在PP中的分散性改善;在合理假设下,建立了稳态复合体系的表观粘度数学模型;由 SEM分析可知，SBS、EVA-g-MAH、PP-g-MAH、SEBS-g-MAH协同增容增韧改善了复合材料界面相容性,同时,体系的力学性能、表观粘度和热稳定性增加,结晶性能下降;由极差分析和综合平衡法后得出最佳增韧增容配方,即SBS:5 wt%，EVA-g-MAH:3 wt%,PP-g-MAH:10 wt%,SEBS-g-MAH:2 wt%。收起

关键词 : 聚丙烯杨木粉制备工艺流变性能

3. 基于低转变温度混合物的杨木粉/动态聚氨酯复合材料研究

[学位论文] 王焕博东北林业大学 2023年博士导师: 于海鹏；刘天共141页

摘要 : 速生杨木等木材的高效集约、低碳环保和可持续加工利用一直是木材科学与技术研究领域的重点。这需要充分利用杨木等木材资源，包括小径木材、不规则木材和加工剩余物等，同时在加工过程中做到能耗低、不产生对环境有毒有害的物质，最终加工出的产品性... 展开速生杨木等木材的高效集约、低碳环保和可持续加工利用一直是木材科学与技术研究领域的重点。这需要充分利用杨木等木材资源，包括小径木材、不规则木材和加工剩余物等，同时在加工过程中做到能耗低、不产生对环境有毒有害的物质，最终加工出的产品性能优良并可回收再利用。本论文以此为研究目标，开发新型绿色可回收杨木粉/动态聚氨酯复合材料。本文以杨木粉为原料，与基于低转变温度混合物(LTTMs)合成的动态聚氨酯进行复合，制备出力学性能优异、环境友好和可重复加工成型的杨木粉/动态聚氨酯复合材料。首先通过焦性没食子酸与聚乙二醇600(PEG600)在室温下直接搅拌制备出LTTMs,分析焦性没食子酸和PEG600之间的相互作用，结合密度泛函理论计算(DFT)讨论其形成机理。接下来通过无溶剂法将LTTMs与六亚甲基二异氰酸酯三聚体(HDI-T)直接混合，制备不依赖有机溶剂且具有动态酚类氨基甲酸酯键的动态聚氨酯。最后将木粉直接加入到LTTMs和HDI-T的混合体系中，通过热压成型制备出杨木粉/动态聚氨酯复合材料。利用杨木粉在复合材料制备过程中发生的取向和变形行为，结合碱处理以提高其可压缩性，构建具有“砖砌”形貌的仿贝壳珍珠母结构杨木粉/动态聚氨酯复合材料。主要研究内容和结果如下: (1)将焦性没食子酸与PEG600在室温(22℃)下均匀混合形成澄清透明的低转变温度混合物(LTTMs)。紫外和红外光谱分析显示，LTTMs中焦性没食子酸与PEG600分子间存在较强的相互作用，其中酚羟基和醚键氧原子之间作用显著。理论计算显示在焦性没食子酸分子与PEG600分子大部分的表面，静电势分别为负值和正值，两种分子均能在较大的表面区域形成静电吸引。LTTMs中存在5种焦性没食子酸结合在PEG600分子链段不同区域的复合物，复合物的相互作用能在-32.07～-34.79 kcal/mol之间。通过弱相互作用分析得出，LTTMs中的相互作用主要是来自焦性没食子酸的酚羟基与PEG600的醚键上氧原子形成的氢键以及分子间作用力。 (2)通过无溶剂法，将LTTMs和HDI-T直接混合制得含有动态酚类氨基甲酸酯键的动态聚氨酯。其在可见光范围内的透过率约为87％,具有良好的透明性;在波长小于400 nm的紫外光区域，透过率逐渐降低至0,具有出色的紫外屏蔽能力。动态聚氨酯在温度≥100℃时表现出显著的动态特征，特征松弛时间(τ)小于10 mine随着焦性没食子酸含量的升高，其交联密度、玻璃化转变温度、储能模量、拉伸强度和模量均有所提高。试验所测的动态聚氨酯最高拉伸强度和模量分别为53.5±3.25 MPa和0.59±0.049 GPa。动态聚氨酯具有划痕修复和回收利用的能力，大部分表面划痕可在120℃条件下加热5 min得以修复，且动态聚氨酯最高可以在重复加工成型三次后仍恢复至自身最初拉伸强度的70.11％。（3）将杨木粉直接加入到LTTMs和HDI-T的混合体系中，通过热压成型制备杨木粉/动态聚氨酯复合材料。杨木粉和动态聚氨酯之间存在氨基甲酸酯共价键、氢键以及分子间作用力，使得复合材料两相之间相容性好、界面结合强度高。试验所得的复合材料最高拉伸和弯曲强度分别为55.37±4.49MPa和88.22±3.67MPa（杨木粉含量70 wt％）最高拉伸和弯曲模量分别为1.83±0.35 GPa和3.66±1.00 GPa（杨木粉含量80 wt％）,最高冲击强度为6.80±0.98 kJ/m2（杨木粉含量50 wt％）。复合材料中的杨木粉含量的增加可以提高其储能模量和玻璃化转变温度，改善其蠕变和热膨胀行为，加大其在木粉分解阶段的失重速率。杨木粉/动态聚氨酯复合材料具有较好的重复加工成型的能力，重复加工成型后拉伸强度最高恢复至92.3％,拉伸模量最高提升至101.3％,弯曲强度和模量最高恢复至90.4％和87.6％,冲击强度最高恢复至88.2％（杨木粉含量50 wt％）。（4）利用碱处理杨木粉与LTTMs和HDI-T混合体系复合制备出具有“砖砌”形貌的仿贝壳珍珠母结构杨木粉/动态聚氨酯复合材料。复合材料在杨木粉含量超高的情况下（90 wt％和95 wt％）具有更明显的“砖砌”结构。其最高拉伸和弯曲强度分别为76.16±2.25 MPa和134.63±7.02 MPa（杨木粉含量90 wt％）;其最高拉伸和弯曲模量分别为2.44±0.19 GPa和7.59±0.23 GPa（杨木粉含量95 wt％）;其最高冲击强度为6.11±0.83kJ/m2（杨木粉含量80wt％）。杨木粉经过碱处理后复合材料的拉伸强度和模量、弯曲强度和模量以及冲击强度分别提高了 65％和27％、165％和184％以及72％（杨木粉含量90 wt％）。随着杨木粉含量的增加，其储能模量和玻璃化转变温度升高，蠕变和热膨胀降低，在杨木粉热分解阶段热失重更剧烈。仿贝壳珍珠母“砖砌”结构杨木粉/动态聚氨酯复合材料具一定的重复加工成型能力，含有80 wt％杨木粉的二次成型复合材料力学性能恢复能力最好，其拉伸强度恢复至76.7％,拉伸模量提高至116.6％,弯曲强度和模量分别恢复至77.6％和84.1％,冲击强度恢复至72.8％。收起

关键词 : 动态聚氨酯制备工艺杨木粉低转变温度混合物密度泛函理论

4. PP基木塑材料的制备及性能研究

[学位论文] 宫敬禹重庆理工大学 2010年硕士导师: 陈元芳共76页

摘要 : 木塑复合材料(WPC, Wood Plastic Composites)是一种新兴的环境友好型材料。由于木材、石油等资源的日益紧张,“以塑代木”受到社会的极大关注。从90年代开始,木塑材料得到了飞速的发展。本文基于PP/杨木粉复合材料,通过双辊开炼和热压成型的方... 展开木塑复合材料(WPC, Wood Plastic Composites)是一种新兴的环境友好型材料。由于木材、石油等资源的日益紧张,“以塑代木”受到社会的极大关注。从90年代开始,木塑材料得到了飞速的发展。本文基于PP/杨木粉复合材料,通过双辊开炼和热压成型的方法成型试样,优化了成型工艺。采用力学测试、维卡耐热测试、转矩流变测试、SEM、XRD等方法,研究了木粉含量对复合材料密度、力学强度、耐热性能、流变性能、基体结晶性、界面相容性等方面的影响。得到了最适宜的铝酸酯偶联剂含量。同时,对不同种弹性体的改性效果进行了评定。实验选用的PP以α晶型为主,并伴有少量的β晶体,含量为9.97%。木粉的加入抑制了β晶的生成,(300)晶面完全消失。对比试样AE0.5、EA10、SS05三种试样的WAXD衍射结果发现,(110)、(040)、(130)三个主要衍射峰中,EA10的衍射峰强度最高, SS05次之,AE0.5的衍射峰强度最低。试样EA10结晶性的要优于其他试样,α-PP特征峰(130)峰宽变窄,且得到增强; 木粉含量在0~30份变化时,材料的密度呈线性增加的趋势,拉伸强度呈上升趋势,而冲击强度则是锐减。试样WF30的拉伸及缺口冲击强度为25.4Mpa、5.06KJ/㎡,分别较PP上升10.43%和下降了42.95%;试样AE0.5的拉伸强度为26.8MPa,缺口冲击强度为6.25KJ/㎡。试样EA10的拉伸强度及缺口冲击强度分别为31.4MPa,7.94KJ/㎡,较试样WF30分别提高23.62%、56.92%。木粉的加入,使得材料的加工性能大为降低。木粉30份时,试样的维卡软化点温度为120℃,较PP提高了17℃; SEM的观察结果表明,在木粉30体系中加入0.5份铝酸酯偶联剂后,更多的木纤维在基体中断裂,断面中出现光亮的撕裂区域。以此为基础,引入10份的EVA或SBS后,基体连续性良好,大量木纤维在基体中断裂,撕裂区域较多,材料的韧性得到明显改善。收起

关键词 : PP/杨木粉复合材料制备工艺广角X-ray衍射缺口冲击强度

5. 成形温度对杨木粉压坯颜色和化学成分影响的研究

[学位论文] 龙治中中南林业科技大学 2021年硕士导师: 张立强共75页

摘要 : 当今经济飞速发展，木材制品在生活中逐渐普及，对木材的需求也日益增加。但在木材产品加工制造中的资源利用率不高，造成资源浪费和经济损失。温压成形技术是基于木质材料无胶热压成形与金属粉末温压成形理论相结合的新技术。杨木生长周期快，在我国... 展开当今经济飞速发展，木材制品在生活中逐渐普及，对木材的需求也日益增加。但在木材产品加工制造中的资源利用率不高，造成资源浪费和经济损失。温压成形技术是基于木质材料无胶热压成形与金属粉末温压成形理论相结合的新技术。杨木生长周期快，在我国种植范围广。以杨木粉为研究对象，采用温压成形技术将其制成杨木粉压坯，研究了杨木粉压坯的表面颜色、主要化学成分含量（木质素、纤维素及半纤维素）、抽提物含量、化学结构和微观构造的变化，以及压坯的颜色变化。研究结果表明: (1)通过对不同温压成形工艺下杨木粉压坯进行颜色分析可得:成形温度对压坯表面颜色的影响显著，成形压力和成形后保温保压时间次之。随着工艺条件的强度增加，杨木粉压坯的表面颜色逐渐变深。随着工艺强度的增加，明度值、红绿色品值、黄蓝色品值整体有下降的趋势，而压坯的整体色差值则逐渐上升。 (2)通过对不同成形温度下杨木粉压坯的主要化学成分进行分析可以得出:木质素含量随成形温度上升而逐渐增加，即木质素中的助色基团和发色基团含量也随之生成增多，从而使得杨木粉压坯随着成形温度提高而颜色加深。半纤维素和纤维素随着高温逐渐分解成有色抽提物，此类抽提物使得杨木粉压坯颜色逐渐加深。 (3)通过对不同成形温度下杨木粉压坯的抽提物含量进行分析可以得出:随着成形温度提高压坯的苯-醇、热水及冷水抽提物逐渐增多。表明单宁及色素等抽出物的含量逐渐增多，这类物质是影响压坯表面颜色的重要因素之一，导致压坯木粉颜色逐渐变深。 (4)通过对成形温度下对杨木粉压坯进行紫外-可见光谱、红外光谱、X射线光电子能谱以及纤维素结晶度分析等不同实验，得出温压成形后杨木粉压坯颜色变化机理:多糖随着成形温度提高发生热降解成羰基和羧基，这类基团使得杨木粉压坯的颜色逐渐加深。对杨木粉压坯表面的O/C比随成形温度减小可得，多糖类物质分解，木质素和抽提物的含量增大，进一步说明了压坯表面颜色的变化机理。在可见光吸收区域内杨木粉压坯的吸收增强，吸光度随温度的升高而逐渐增大，表明压坯表面颜色加深。收起

关键词 : 杨木粉压坯温压成形技术表面颜色化学成分抽提物作用机理

6. 高密度聚乙烯/杨木粉复合材料的制备及其性能研究

[学位论文] 倪国章合肥工业大学 2016年硕士导师: 丁运生共73页

摘要 : 木塑复合材料(WPCs)因其具有生物可降解、可回收利用、低制造成本，以及相对较高的力学性能等优势，不管在商业应用还是在科学研究领域都受到越来越多的关注。本文以高密度聚乙烯(HDPE)为树脂基体，杨木粉(PWF)为填充组分、配合改性剂和抗氧剂等其它助... 展开木塑复合材料(WPCs)因其具有生物可降解、可回收利用、低制造成本，以及相对较高的力学性能等优势，不管在商业应用还是在科学研究领域都受到越来越多的关注。本文以高密度聚乙烯(HDPE)为树脂基体，杨木粉(PWF)为填充组分、配合改性剂和抗氧剂等其它助剂，通过熔融混合、注塑成型的方式制备高密度聚乙烯/杨木粉（HDPE/PWF）复合材料。首先研究了杨木粉填料以及各种不同助剂的含量对HDPE/PWF复合材料性能的影响。在低填充量时，复合材料的弯曲强度随着杨木粉含量的增加逐渐上升，当木粉填充量超过40％左右时，复合材料材料的弯曲强度开始呈现下降趋势。杨木粉和塑料基体的不相容导致复合材料的拉伸强度、冲击强度和断裂伸长率都随着木粉填充量的增加而逐渐降低。适量界面改性的加入能够改善木粉和塑料基体间的相容性，进而对木塑复合材料的力学性能起到一定的增强作用。然而，当小分子硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(γ-APS)、大分子相容剂甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的高密度聚乙烯(HDPE-g-GMA)和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的乙烯辛烯共聚物(POE-g-GMA)在单独使用时，对HDPE/PWF复合材料性能的增强效果并不明显。其次，为了进一步改善杨木粉和塑料基体间的相容性，将小分子偶联剂γ-APS和大分子相容剂HDPE-g-GMA并用，利用两种改性剂各自的优势，提高改性剂的增容效率。通过对复合材料拉伸断面的扫面电镜观察发现，当γ-APS和HDPE-g-GMA在配合使用时，木粉和塑料基体界面处具有更强的界面粘结力，并且XPS结果显示当γ-APS和HDPE-g-GMA在配合使用时，更多的聚烯烃分子链通过形成化学键的形式接枝到杨木粉表面，表现出对木粉和高密度聚乙烯树脂基体的协同增容作用，并且最终使HDPE/PWF复合材料呈现出更好的力学性能。最后，为了改善高刚性杨木粉的引入入使木塑复合材料冲击强度迅速下降的问题，将γ-APS和POE-g-GMA用来作为增韧剂和增容剂。研究结果发现，γ-APS和POE-g-GMA对HDPE/PWF复合材料的力学性能表现出协同增强作用，尤其是材料的缺口和非缺口冲击强度分别提升至未添加改性时的135％和350％。扫描电镜(SEM)和流变测试表明，当γ-APS和POE-g-GMA在配合使用时，复合材料有更好的界面状态。利用XPS研究了γ-APS和POE-g-GMA间的协同作用，结果发现γ-APS和POE-g-GMA间的协同作用主要归功于这两种改性剂对杨木粉表面的协同改性作用。在当γ-APS和POE-g-GMA在配合使用时，更多的POE分子链通过化学键作用接枝到木粉表面，提高了偶联剂的偶联效率。并且这些POE分子包裹在杨木粉表面，形成核壳胶囊化结构，使复合材料具有更好的相容性和韧性。收起

关键词 : 复合材料高密度聚乙烯杨木粉制备工艺力学性能

7. 杨木细胞壁组分对杨木/HDPE共混物流变性能的影响

[学位论文] 袁绯玭东北林业大学 2013年硕士导师: 王清文;谢延军共79页

摘要 : 木塑复合材在挤出加工过程中存在着高木材填充量时带来的加工困难、界面结合强度低、材性变差等问题。改善木材的热塑性，能在很大程度上解决高木材含量的木塑复合材料成型加工问题。但由于木材细胞壁中纤维素的结晶度高以及纤维素、半纤维素和木质素... 展开木塑复合材在挤出加工过程中存在着高木材填充量时带来的加工困难、界面结合强度低、材性变差等问题。改善木材的热塑性，能在很大程度上解决高木材含量的木塑复合材料成型加工问题。但由于木材细胞壁中纤维素的结晶度高以及纤维素、半纤维素和木质素三种主要成分间相互作用，使其表现出较高的刚性，不能受热熔化。由此，课题组提出采用离子液体实现木材在木塑复合材挤出过程中的高效塑化。本论文分别研究木材的三种主要成分在木塑复合材料加工过程中对材料流变性的影响，为进一步寻找合适的木材塑化改良用离子液体或合成离子液体并探究其作用机理奠定基础。本文采用NaClO2、NaOH、CH3COOH等试剂对杨木粉进行处理，分离得到综纤维素、脱半纤维素木粉及α-纤维素样品，并分别用激光粒度分析仪、傅里叶红外分析仪、X射线衍射仪及热重分析仪对木粉及三种样品进行评价表征。分别对杨木粉及其细胞壁成分提取物与高密度聚乙烯共混物（即Holocellulose-HDPE，WF-HDPE，Hemi extracted WF-HDPE和α-cellulose-HDPE）的转矩流变性、动态和稳态流变性质进行评价和研究。研究表明，本文所使用的主成分分离提纯方法能够有效的去除指定组分，木粉和综纤维素中的纤维素构型均为Ⅰ型，而脱半纤维素木粉样品中的纤维素及α-纤维素构型为Ⅱ型，四种样品中木粉的结晶度最低，α-纤维素的最高。木材中半纤维素的热稳定性最差，且失重区间较窄，木质素的热稳定性最好，失重区间也很宽，贯穿整个木粉分解过程。利用转矩流变仪及MiniLab微型混合流变仪研究转矩、温度与时间、压力以及压力降与时间的关系，结果表明四种共混体系的物料在全部加入完毕时，转矩及压力达到最大值，温度出现最低值，一段时间后各曲线趋于平稳。四种共混体系的四种曲线特征的高低顺序皆为α-cellulose-HDPE＞ Hemi extracted WF-HDPE＞ WF-HDPE＞ Holocellulose-HDPE，表明木材三种主成分中纤维素是阻碍细胞壁塑性加工最重要的因素，最不利于复合材料挤出成型加工，木质素其次，半纤维素对挤出加工影响最小。采用旋转流变仪进行动态频率扫描发现，四种共混体系都随着频率的增加而明显地表现出弹性及粘性特征，同种样品的弹性行为要比粘性行为明显，表现出较差的复合加工性。四种共混体系呈现出明显的“剪切变稀”现象。在同一频率下四种共混体系的G'、G"、η*及tanδ的高低顺序与转矩流变结果一致，即从动态流变学的角度而言，三种成分对复合材料塑性加工的影响与转矩流变测试得到的结论一致。毛细管流变分析表明，在同一剪切速率下，四种共混体系剪切应力及剪切粘度的高低顺序与上述两种流变测试结果一致，即从稳态剪切流变的角度，再一次说明了木材的三种主成分对复合材料挤出加工性的影响。收起

关键词 : 木塑复合材料细胞壁结晶度流变性能杨木粉

8. 面向熔融沉积成型的杨木粉/聚乳酸复合材料的制备及其性能研究

[学位论文] 赵鲲鹏山东理工大学 2018年硕士导师: 蔡红珍共59页

摘要 : 杨木粉/聚乳酸复合材料是一种新型的可降解环保材料。熔融沉积成型技术作为一种增材制造技术近年来在我国得到了较为迅速的普及和发展。本课题在国内外相关学者对木粉/聚乳酸复合材料研究的基础上，提出面向熔融沉积成型技术的杨木粉/聚乳酸复合材料的... 展开杨木粉/聚乳酸复合材料是一种新型的可降解环保材料。熔融沉积成型技术作为一种增材制造技术近年来在我国得到了较为迅速的普及和发展。本课题在国内外相关学者对木粉/聚乳酸复合材料研究的基础上，提出面向熔融沉积成型技术的杨木粉/聚乳酸复合材料的制备。对复合材料的流变性能、结晶性能及打印样品的抗冲击性能、打印参数对打印制品的影响等方面进行研究。主要内容有：（1）探究原料含量和温度对转矩流变的影响，确定最佳原料配比和挤出温度。借助转矩流变仪，以杨木粉含量、增韧剂含量、润滑剂含量三因素的五个水平进行正交试验，采用极差分析法对平衡扭矩和峰值扭矩进行了分析，得出当杨木粉含量10wt%，增韧剂含量20wt%，润滑剂含量4wt%时复合材料在混合过程中的流动性最好、熔融体系对转子的作用力最小。对不同试验温度的研究表明，当试验温度为180℃时，复合材料扭矩值最低，适宜将此温度作为挤出过程中最高段温度。在上述配方及温度下进行了单因素试验，试验表明随着杨木粉含量的增加峰值扭矩呈现出先下降后上升的趋势，并在杨木粉含量为10wt%时达到最小值5.7N·m；随着增韧剂含量的增加，体系峰值扭矩呈现出先降低后趋于平衡的情形；随着润滑剂含量的增加，峰值扭矩逐渐降低且变化较为明显。（2）采用双螺杆挤出机制备杨木粉/聚乳酸复合材料丝材，并对丝材的熔体流动速率进行了试验分析。通过正交试验得出最优原料配比，在最优配比下进行了单因素试验。结果表明杨木粉及增韧剂的加入会使丝材的流动性先增大后减小，润滑剂能极大提高丝材的流动性，当润滑剂添加量为4wt%时，材料熔体流动速率值变为31.622g/10min，与不添加润滑剂相比提高了近两倍。（3）对纯聚乳酸、添加不同种类原料的样品进行傅里叶红外光谱、扫描电镜、差式扫描量热测试。红外光谱结果表明复合材料的主要官能团与纯聚乳酸相比并没有发生变化，但增韧剂的加入提高了复合材料的韧性。扫描电镜结果表明杨木粉与聚乳酸的相容性较差，杨木粉的加入使聚乳酸表面变得粗糙；增韧剂使杨木粉与聚乳酸热熔融状态下混合更加均匀。对复合材料的非等温结晶性能测试表明，较低的降温速率更有利于复合材料的结晶成型。（4）采用熔融沉积型3D打印机对正交设计配方下的挤出丝材进行了样条的打印，对打印样条进行抗冲击性试验。结果表明，对于抗冲击强度，各因素的主次影响顺序依次为：增韧剂>润滑剂>杨木粉，且增韧剂的影响非常显著。当杨木粉含量15wt%，增韧剂含量20wt%，润滑剂含量1wt%时样品抗冲击性能最佳，达到31.224kj/m2。对打印样条的尺寸进行了测量，结果表明不同杨木粉、增韧剂、润滑剂含量下样条总体上长度、宽度方向尺寸偏差较小，而厚度方向尺寸偏差较大。（5）对最优抗冲击强度配方下的丝材进行了不同打印参数的测试。分别考察了不同打印速度对打印样品密度和打印时间的影响，不同打印温度对进料速度、样品密度及试样与底键粘结力的影响，不同打印层厚度对打印时间和样品密度的影响，对不同杨木粉含量下打印试样表面质量进行了比较分析。测试表明，温度在200℃以上时不利于样品的打印；打印速度在70mm/s-90mm/s时，丝材挤出较为稳定，打印试样密度较好；打印层厚度在0.15mm以下时可以得到较好的样品。当杨木粉含量为15wt%时，杨木粉与聚乳酸两者可以较好地结合，样品抗冲击强度、颜色及表面质量均较好。收起

关键词 : 复合材料杨木粉聚乳酸熔融沉积成型抗冲击性能

9. 基于壳聚糖改性杨木粉/HDPE复合材料制备与性能研究

[学位论文] 巫国富东北林业大学 2015年博士导师: 许民共111页

摘要 : 木塑复合材料(WPC)，以木质材料和塑料为主要原料经过熔融挤出、压制成型、注塑和热压等加工成型制备的一种生物质复合材料，最早出现在第二次世界大战期间，被认为是一种高附加值、低碳绿色环保复合材料。然而，常规木塑复合材料存在易燃、耐紫外光老... 展开木塑复合材料(WPC)，以木质材料和塑料为主要原料经过熔融挤出、压制成型、注塑和热压等加工成型制备的一种生物质复合材料，最早出现在第二次世界大战期间，被认为是一种高附加值、低碳绿色环保复合材料。然而，常规木塑复合材料存在易燃、耐紫外光老化性差及在室外潮湿环境中使用易遭菌蚀等缺陷，这使其在应用过程中受到了限制，新型多功能的木塑复合材料已经成为今后研究的重点之一。本文采用硼酸和硼砂混合物(BA/BX)作为阻燃抑菌剂，壳聚糖(CS)作为抑菌及界面相容协效剂，杨木粉为基体，添加其他助剂，采用双螺杆熔融混合造粒，然后采用单螺杆挤出机挤出成型制备抑菌阻燃木塑复合材料。使用SEM对复合材料断面形貌进行了分析，采用红外光谱对其结构进行了分析，对比研究了壳聚糖、硼酸和硼砂混合物添加量对复合材料的物理力学性能、阻燃性及热稳定性、抑菌性和表面颜色耐紫外光老化性能的影响。研究结果表明，(1) CS添加量对复合材料弯曲强度有显著的影响，而对抗拉强度影响不显著，CS添加量为6％、12％、18％的综合力学性能较好，即通过调整CS与木粉含量的配比，可以制备不同力学性能的复合材料。含有CS时BA/BX混合物含量对复合材料抗拉、弯曲强度和弯曲模量有显著的影响，而不含CS时BA/BX混合物含量仅对复合材料抗拉强度有显著的影响，力学性能随BA/BX混和物添加量的增加而减小，壳聚糖添加量为6％，BA/BX混合物添加量为3％的复合材料力学性能较好。(2) SEM断面形态分析结果表明，力学性能好的断面变模糊，空洞变少，其中，添加6％CS，3％BA/BX混和物的还存在撕裂现象，界面结合力好，发生了酯化反应，与前面力学性能结果一致。(3)红外光谱分析结果表明，CS和BA/BX混合物对复合材料结构有影响，与前面的对力学性能和SEM断面形貌分析结果相吻合，其中添加6％CS，3％BA/BX混和物的在1660cm-1出现了酯键的吸收峰，表明CS和BA/BX混合物具有协效作用。(4)复合材料的密度随CS添加量的增加而增大然后趋于一定值，密度变化范围在1.16g/cm3到1.21g/cm3; CS与BA/BX混和物组合对密度影响较小，密度范围在1.20 g/cm3到1.24 g/cm3;复合材料的吸水率随CS添加量的增加而成波动性的变化，添加16％CS的和添加12％CS与3％BA/BX混和物组合的吸水率较小;CS、BA/BX混和物对复合材料吸水厚度膨胀率影响与吸水率一致。(5) MAPE添加量对复合材料的物理力学性能影响较大，MAPE添加量为4％时，物理力学性能最佳。(6)添加BA/BX混合物可以改善复合材料的阻燃性，随着BA/BX混合物含量的增加，热释放速率逐渐降低，质量损失率逐渐降低，点燃时间先减小后增加再减小，CO和CO2的转化率和生成量降低。其中添加12％BA/BX混合物的阻燃性最好，热释放速率、质量损失速率和烟生成速率比未添加的分别降低了17.68％、10.71％和9.07％;而BA/BX混合物含量为9％的点燃时间最长为44S，比没有添加的37S提高了18.9％。(7)含6％CS的和不含CS的，BA/BX混合物添加量不同的木塑复合材料的TGA曲线和DTG变化趋势类似;600℃残留率都随着BA/BX混合物的增加而增加，添加12％BA/BX混合物的复合材料的残留率最大，添加6％CS的比未添加CS的残留率要高。(8)复合材料△E和△L值随CS添加量的变化为非线性关系，而成波动性的变化。添加8％CS的木塑复合材料老化300h和500h的△E、△L值最小;紫外老化300h和500h，添加BA/BX混和物的木塑复合材料的△E和△L值均比未添加BA/BX混和物的高，除添加3％BA/BX混和物的外。总体而言，添加CS和BA/BX混合物的木塑复合材料表面颜色抗紫外老化性能优于未添加CS只添加BA/BX混合物的。(9)硼酸与硼砂混和物能够明显改善复合材料的抑菌性能，随着BA/BX添加量的增加抑菌质量损失率降低;CS与BA/BX混合物联用抑菌效果最佳，SEM表面形貌分析结果一致。综上所述，添加适量的CS和BA/BX混合物，不但改善了高密度聚乙烯和木粉的相容性，而且提高了木塑复合材料的抑菌阻燃性。这表明使用CS和BA/BX混合物作为抑菌阻燃剂制备木塑复合材料的方法是制备抑菌阻燃功能性木塑复合材料的一种可行的方法。收起

关键词 : 木塑复合材料制备工艺阻燃抑菌性杨木粉高密度聚乙烯掺杂改性

10. 植物纤维填充的聚合物基木塑复合材料的研究

[学位论文] 杨俊华东理工大学 2010年硕士导师: 郭卫红共66页

摘要 : 本文以两种聚合物(ABS、PP)和杨木粉为主要原料制备了植物纤维填充的聚合物基木塑复合材料,研究了复合材料力学性能、结晶性能和形貌形态,研究了聚合物与木粉的相容性。论文对比了三种木粉表面处理方式(碱处理、酸处理、煮沸处理)及相容剂对聚合... 展开

关键词 : 聚合物基木塑复合材料界面相容性力学性能植物纤维填充杨木粉