發(fā)布時間：2020-11-14 03:37

　　 塑料產(chǎn)業(yè)和造紙行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的兩大支柱，而在塑料和紙業(yè)的生產(chǎn)以及消費過程中產(chǎn)生的廢地膜、造紙廢渣亦是兩類重大的污染源。目前，對于這兩種污染物的綜合利用仍存在能耗過高，二次污染嚴(yán)重等問題。論文針對這些綜合利用方式存在的缺陷與不足，研究了適合這兩種廢棄物的更有效、更環(huán)保、產(chǎn)品附加值更高的綜合利用新方式，解決了用廢棄物制備復(fù)合材料的難點，制備了強(qiáng)度產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)的二次纖維和廢渣粒子混雜增強(qiáng)廢地膜復(fù)合材料并探索了更有效的強(qiáng)化復(fù)合材料力學(xué)性能的新工藝。 論文以兩大廢棄物，廢地膜和瓦楞紙業(yè)的造紙廢渣為主要原料，在對二者進(jìn)行破碎—清洗和殺菌—濕法篩分等有效的前處理后，采用熔融共混法制備了二次纖維/廢地膜、廢渣粒子/廢地膜以及二次纖維和廢渣粒子混雜增強(qiáng)廢地膜復(fù)合材料等一系列聚合物基廢棄物復(fù)合材料。試驗采用傅立葉紅外光譜(FTIR)、衰減全反射光譜(ATR)、差示掃描量熱法(DSC)和掃描電鏡(SEM)等測試手段對復(fù)合材料的微觀特性進(jìn)行了分析表征。試驗制備的三種聚合物基廢棄物復(fù)合材料的力學(xué)性能均顯著優(yōu)于廢地膜基體材料，可廣泛用于防火隔音材料、裝璜材料、水泥模板、市政設(shè)施、緩沖材料等領(lǐng)域。 論文首次對回收植物纖維在聚合物基廢棄物復(fù)合材料中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。在二次纖維/廢地膜復(fù)合材料和廢渣粒子/廢地膜復(fù)合材料的制備中，論文系統(tǒng)研究了制備工藝、二次纖維含量以及廢渣粒子粒徑和含量對復(fù)合材料各種力學(xué)性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在二次纖維增強(qiáng)體系中，當(dāng)成型溫度為160℃、成型壓力為15MPa、混煉時間為15min、二次纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20wt％時，二次纖維/廢地膜復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能最優(yōu)。此時，復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分別比聚乙烯基體提高17.27％和16.22％；在廢渣粒子增強(qiáng)體系中，當(dāng)粒子的質(zhì)量含量不超過30wt％時，粒徑分別為63.21μm、106.75μm和214.94μm的廢渣粒子對廢地膜復(fù)合材料均具有一定的增強(qiáng)作用，且增強(qiáng)作用隨著粒子粒徑和含量的增大而減弱。 在研究二次纖維/廢地膜復(fù)合材料時筆者發(fā)現(xiàn)，二次纖維對界面處存在間隙，界面黏結(jié)效果較差的復(fù)合材料仍具有一定的增強(qiáng)作用。針對這種增強(qiáng)事實，論文對短纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料的經(jīng)典增強(qiáng)機(jī)理進(jìn)行了補(bǔ)充。 在得出二次纖維/廢地膜復(fù)合材料和廢渣粒子/廢地膜復(fù)合材料的最優(yōu)制備工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上，論文將不同粒徑的廢渣粒子和二次纖維分別進(jìn)行配合制備了混雜增強(qiáng)廢地膜復(fù)合材料。研究了組分配比對混雜增強(qiáng)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，并將混雜增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度同等質(zhì)量含量下單一廢渣粒子和單一二次纖維增強(qiáng)廢地膜復(fù)合材料進(jìn)行對比，對比發(fā)現(xiàn)，二次纖維和廢渣粒子的配合使用使混雜增強(qiáng)復(fù)合材料在強(qiáng)度方向上產(chǎn)生了協(xié)同效應(yīng)。 試驗選用硅烷偶聯(lián)劑KH550和KH560分別對二次纖維、廢渣粒子以及二次纖維和廢渣粒子混雜增強(qiáng)體系進(jìn)行了改性處理。研究結(jié)果表明，KH550和KH560對復(fù)合材料的改性效果幾乎相當(dāng)，且均可在一定程度上提高復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度；經(jīng)過改性處理后，三種復(fù)合材料體系的熱濕尺寸穩(wěn)定性均得到改善；粒徑為106.75μm的混雜增強(qiáng)體系經(jīng)過KH550改性處理后，所得復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度提高約4.05％～10.62％、抗拉強(qiáng)度提高約5.30％～16.69％、抗沖擊強(qiáng)度提高約10.41％～21.45％。 論文針對硅烷偶聯(lián)劑改性工藝較為繁瑣、改性效果不顯著等缺陷，探索了更為簡便、有效地強(qiáng)化聚合物基廢棄物復(fù)合材料力學(xué)性能的新工藝。試驗在馬來酸酐接枝聚乙烯增容的條件下，利用微波輻照技術(shù)對二次纖維和廢渣粒子混雜增強(qiáng)廢地膜復(fù)合材料進(jìn)行了強(qiáng)化處理。研究發(fā)現(xiàn)，該強(qiáng)化處理工藝不但更加簡捷，而且對復(fù)合材料力學(xué)強(qiáng)度的強(qiáng)化效果是KH550改性效果的1.58～4.04倍。 論文較系統(tǒng)地研究了復(fù)合材料制備方法、微波功率和時間以及不同微波輻照方式對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，并采用ATR、DSC、SEM等微觀測試手段分析了微波輻照的強(qiáng)化機(jī)理。研究表明，一步法試樣的綜合力學(xué)性能優(yōu)于兩步法；在200w、400w、600w和850w四種微波功率下，當(dāng)輻照時間不超過240s時，微波輻照強(qiáng)化處理可以顯著提高混雜增強(qiáng)復(fù)合材料的抗沖擊韌性；研究同時發(fā)現(xiàn)，微波間斷輻照對復(fù)合材料的強(qiáng)化效果優(yōu)于微波連續(xù)輻照。筆者認(rèn)為，微波間斷輻照和連續(xù)輻照在復(fù)合材料內(nèi)部引起的不同熱效應(yīng)以及復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的不同變化是導(dǎo)致該結(jié)果的主要原因。
【學(xué)位單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2007
【中圖分類】：X705
【部分圖文】：

昆明理工大學(xué)博士學(xué)位論文第一章緒論接而成的線形高分子，其重復(fù)單元中每一基環(huán)含有3個輕基。這些輕基在分子內(nèi)或分子間形成氫鍵，因而纖維素具有很高的結(jié)晶度。這些經(jīng)基亦能與空氣中的水分子結(jié)合形成氫鍵，吸水率可達(dá)8一12%。纖維素分子結(jié)構(gòu)中的氫鍵(特別是分子間氫鍵)對聚集態(tài)結(jié)構(gòu)有很大影響。纖維素的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)已經(jīng)證明是由分子鏈、晶胞、基元原纖、微纖、原纖等不同層次結(jié)構(gòu)單元排列而成。植物纖維的強(qiáng)度主要由纖維素原纖提供。纖維素大分子的原纖沿纖維軸形成螺旋，纖維素原纖與軸向的夾角越小、纖維素含量越高、纖維素的聚合度和結(jié)晶度越高，則纖維強(qiáng)度和硬度越高l‘3一lsj。圖1.1和1.2分別為纖維素的晶胞模型、晶胞尺寸以及分子間和分子內(nèi)的氫鍵I‘6一。

3.2.2二次纖維的特性分析及其表征32.2.1二次纖維的基本形貌用圖像分析儀觀察二次纖維的表面形貌。圖3.5中(a)、(b)均為二次纖維放大400倍后的形貌照片。瓦楞紙板類似于牛皮紙，大多以針葉木硫酸鹽漿來生產(chǎn)。由化學(xué)針葉木漿和化學(xué)闊葉木漿及少量半化學(xué)針葉木漿組成。從圖3.5(a)、(b)中可以看出，二次纖維長短不一、粗細(xì)不均勻，纖維直徑分布在2.5產(chǎn)m一12.5拜m之間。同時，二次纖維分絲帚化作用較強(qiáng)，且有極少量碎片出現(xiàn)。(a)(b)圖3.5二次纖維的形貌照片 F19.3.5ImagesPhotoesofseeondary一fiber

323.1廢渣粒子的基本形貌取若干從造紙廢渣中分離出的廢渣粒子，收集在載玻片上，在圖像分析儀上觀察其形貌。圖3.10為在圖像分析儀上觀察到的廢渣粒子的形貌照片，其中(a)為放大100倍后的形貌照片，(b)為放大400倍后的形貌照片。從圖3.10(a)中可以看出，由于顆粒較大，廢渣粒子之間基本沒有出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，粒子基本呈現(xiàn)單分散狀態(tài);粒子大小不均勻，粒徑分布比較寬(詳見3.2.3.2)。此外，廢渣粒子的幾何形狀亦不規(guī)則，有的粒子呈近似橢圓形，有的帶有尖角，有的呈近似方形。從圖3.10(b)中可以看出，廢渣粒子的表面不光滑。(a)(b)圖3.10廢渣粒子的形貌照片 F19.3.10ImagePhotoesofwasteParti
【引證文獻(xiàn)】

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1 張春紅;王榮華;孫可偉;;廢紙在材料領(lǐng)域中的再利用研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報;2008年01期

2 柴希娟;孫可偉;;微波輻照和增容處理對二次纖維/廢渣粒子/廢地膜復(fù)合材料結(jié)晶性能的影響[J];化學(xué)工程與裝備;2009年02期

3 柴希娟;孫可偉;;強(qiáng)化處理對廢PE木塑材料力學(xué)及結(jié)晶性能的影響[J];遼寧化工;2009年05期

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1 張春紅;廢紙二次纖維氰乙基化改性及制備復(fù)合材料的研究[D];昆明理工大學(xué);2009年

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1 龐敏;造紙污泥制造中密度纖維板工藝研究[D];安徽農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

本文編號：2883026