MAPP/EAA处理对聚丙烯/小麦秸秆粉复合材料性能的影响

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2020.10.002

中国塑料 ›› 2020, Vol. 34 ›› Issue (10): 6-11.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.10.002

MAPP/EAA处理对聚丙烯/小麦秸秆粉复合材料性能的影响

余旺旺¹^,², 刘芹¹, 张莹¹, 杨晨¹, 雷文¹()

^1.南京林业大学，南京 210037
^2.南京工业职业技术大学，南京 210023

收稿日期:2020-01-16 出版日期:2020-10-26 发布日期:2020-10-26
基金资助:
江苏省高等学校自然科学研究项目(19KJB430025);江苏省第五期“333工程”资助项目(BRA2019290)

Effects of MAPP and/or Ethylene Acrylic Acid Copolymer on Properties of Polypropylene/Wheat Straw Powder Composites

YU Wangwang¹^,², LIU Qin¹, ZHANG Ying¹, YANG Cheng¹, LEI Wen¹()

^1.Nanjing Forestry University，Nanjing 210037，China
^2.Nanjing Vocational University of Industry，Nanjing 210023，China

Received:2020-01-16 Online:2020-10-26 Published:2020-10-26
Contact: LEI Wen E-mail:njfuleiwen@163.com

摘要/Abstract

摘要：

研究了马来酸酐接枝聚丙烯（MAPP）、乙烯丙烯酸共聚物（EAA）处理对聚丙烯（PP） /小麦秸秆粉（WSP）复合材料性能的影响。结果表明，随着体系中MAPP质量份数的增加，PP/WSP的拉伸强度和弯曲强度均逐渐增大，但冲击强度却先增加后减小，复合材料达到塑化峰的时间逐渐延长；使用EAA后，无论体系中是否已经使用了MAPP，PP/WSP的拉伸、弯曲和冲击强度均可得以提高，特别对于未使用MAPP的体系，效果更加明显，可分别提高65.04 %、45.42 %和6.75 %，储能模量增加，表面疏水性增强，平衡扭矩从13.9 N·m降至11.8 N·m，吸水尺寸变化率及吸水率下降，吸水平衡时间缩短；使用EAA可改善PP/WSP中WSP与PP间的界面结合，改善PP/WSP力学性能、热稳定性能、表面疏水性能、尺寸稳定性能和加工性能，降低其吸水率。

关键词: 小麦秸秆粉, 聚丙烯, 复合材料, 马来酸酐接枝聚丙烯, 乙烯丙烯酸共聚物

Abstract:

The effects of maleic anhydride-grafted polypropylene（MAPP） and ethylene acrylic acid copolymer（EAA） on the properties of polypropylene（PP） /wheat straw powder（WSP） composites （PP/WSP） were investigated. The results indicated that the tensile and flexural strengths of PP/WSP increased with an increase of MAPP content. However， their impact strength increased at first and then tended to decrease. Moreover， the time for PP/WSP to reach the melting peak was prolonged. When EAA is used for the composites， the tensile， flexural and impact strengths were all found to increase no matter whether MAPP was used or not， especially for the composites without MAPP. The tensile， flexural and impact strengths of PP/WSP increased by 65.04 %， 45.42 % and 6.75 %， respectively. Moreover， their storage moduli were enhanced， and their surface hydrophobocity was strengthened. The balance torque of the composites also decreased from 13.9 N·m to 11.8 N·m， and their dimension change rate and water uptake rate after immersion in water decreased. The time to reach water absorption equilibrium was shortened. The addition of EAA could improve the interfacial bonding between WSP and PP. As a result， the mechanical properties， thermal stability， surface hydrophobicity， dimensional stability and processing convenience of the composites were all modified. In addition， their water uptake was reduced.

Key words: wheat straw powder, polypropylene, composite, maleic anhydride-grafted polypropylene, ethylene acrylic acid copolymer

中图分类号:

TQ 325.1⁺4

余旺旺, 刘芹, 张莹, 杨晨, 雷文. MAPP/EAA处理对聚丙烯/小麦秸秆粉复合材料性能的影响[J]. 中国塑料, 2020, 34(10): 6-11.

YU Wangwang, LIU Qin, ZHANG Ying, YANG Cheng, LEI Wen. Effects of MAPP and/or Ethylene Acrylic Acid Copolymer on Properties of Polypropylene/Wheat Straw Powder Composites[J]. China Plastics, 2020, 34(10): 6-11.

图/表 8

样品编号	组分含量/质量份
样品编号	PP	AT?WSP	MAPP	EAA
1	60	40	0	0
2	60	40	0	5
3	30	40	30	0
4	0	40	60	0
5	30	40	30	5

表1 复合材料配方

Tab.1 Components of PP/WSP

样品	拉伸强度/MPa	弯曲强度/MPa	冲击强度/kJ·m^?2
1	15.56	30.34	29.02
2	25.68	44.12	30.94
3	30.36	46.15	46.88
4	35.98	55.26	26.32
5	33.12	49.88	48.02

表2 复合材料的力学性能

Tab.2 Mechanical properties of PP/WSP

图1 PP/WSP的E'?温度曲线

Fig.1 Storage modulus of PP/WSP vs temperature

图2 PP/WSP的流变曲线

Fig.2 Rheological curves of PP/WSP

样品	达到塑化峰时间/s	平衡扭矩（2 000~2 300 s之间的扭矩平均值)/N·m
1	180.45	13.9
2	210.53	11.8
3	192.65	15.6
4	259.86	13.7
5	262.31	12.4

表3 复合材料的流变数据

Tab.3 Rheological data of PP/WSP

样品	接触角/°
1	95.6
2	102.9
3	102.8
4	102.7
5	104.3

表4 复合材料的接触角

Tab.4 Contact angle of PP/WSP

图3 PP/WSP的吸水尺寸变化率

Fig.3 Dimensional change rates of PP/WSP after water uptake

图4 PP/WSP的吸水率曲线

Fig.4 The water absorption curves of PP/WSP

参考文献 30

1	ISRAEL K，URI S，INBAR Z. Modifying Wood Veneer with Silane Coupling Agent for Decorating Wood Fiber/High⁃Density Polyethylene Composite［J］.Construction and Building Materials，2019， 224： 691⁃699.
2	RADOOR S， KARAYIL J， RANGAPPA S M，et al. A Review on the Extraction of Pineapple， Sisal and Abaca Fibers and Ttheir Use as Reinforcement in Polymer Matrix［J］.Express Polymer Letters，2020，14（4）：309⁃335.
3	周南，周赟霞，殷嘉钰，等. 国内可完全降解塑木复合材料的研究进展［J］. 广州化学，2019，44（3）：59⁃64.
	ZHOU N， ZHOU Y X， YIN J Y， et al.Progress of Completely Degradable Wood⁃Plastic Composites in China［J］.Guangzhou Chemistry，2019，44（3）：59⁃64.
4	SALIM M S，TAIB R M，THIRMIZIR M Z A ，et al. Durability of Alkali and Heat‐Treated Kenaf Fiber/Unsaturated Polyester Composite Fabricated by Resin Transfer Molding under Natural Weathering Exposure［J］. Advances in Polymer Technology，2018，37（5）：1420⁃1434
5	侯人鸾，何春霞，薛娇，等.麦秸秆粉／PP木塑复合材料紫外线加速老化性能［J］.复合材料学报，2013，30（5）：86⁃93.
	HOU R L， HE C X， XUE J，et al. UV accelerated aging properties of wheat straw/PP wood plastic composite ［J］. Acta Materiae Compositae Sinica，2013，30（5）：86⁃93.
6	汤雅萌，路琴，方敬杰，等.不同增韧剂对PLA/小麦秸秆复合材料性能的影响［J］.中国塑料，2019，33（3）：28⁃31，37.
	TANG Y M，LU Q，FANG J J，et al. Effect of Different Toughenrs on the Properties of PLA/Wheat Straw Composite Material［J］.China Plastics， 2019，33（3）：28⁃31，37.
7	FATIH M， KADIR K. Mechanical Properties of Injection⁃Molded Foamed Wheat Straw Filled HDPE Biocompo⁃sites：The Effects of Filler Loading and Coupling Agent Contents［J］. 2012，7（3）：3 293⁃3 305.
8	JIANG L， HE C， FU J，et al. Wear Behavior of Alkali⁃Treated Straw Fiber Reinforced Polyvinyl Chloride Composites in Corrosive Water Conditions［J］. BioResources，2018，13（2）：3 362⁃3 376.
9	NIU F， HE R， JIAN L.The research on the Mechanical Properties Improvement of HDPE/ABS Blends Reinforced with Acid⁃Treated Wood Fiber［J］.Surf Interface Anal，2017，49：1 238⁃1 243.
10	谭林朋，袁光明，牟明明.木塑复合材料增强改性研究进展［J］.化工新型材料，2018，46（6）：23⁃26.
	TAN L P，YUAN G M，MU M M. Research Progress on the Strenghtening Property of Wood Plastic Composite［J］. New Chemical Materials，2018，46（6）：23⁃26.
11	江李贝，马猛，施燕琴，等.乙烯⁃丙烯酸共聚物原位接枝木粉及其对HDPE/木粉复合材料性能影响研究［J］.塑料工业，2018，46（5）：102⁃106.
	JIANG L B，MA M， SHI Y Q，et al. Study on the Effect of Ethylene⁃acrylic Acid Copolymer （ EAA） In⁃situ Grafted Wood Flour on the Properties of HDPE/Wood Plastic Composites［J］.China Plastics Industry，2018，46（5）：102⁃106.
12	杜德焰，钟培金，杨艳，等.纤维/聚乳酸复合材料的研究进展［J］. 广州化学. 2019，44（04）：69⁃75.
	DU D Y， ZHONG P J， YANG Y ，et al. Progress of Fiber Reinforced Polylactic Acid Composites［J］.Guangzhou Chemistry，2019，44（04）：69⁃75.
13	FANG L， XIONG X， WANG X，et al. Effects of Surface Modification Methods on Mechanical and Interfacial Properties of High⁃Density Polyethylene⁃Bonded Wood Veneer Composites［J］.Journal of Wood Science ，2017，63：65⁃73.
14	LIU Y ， GUO L，WANG W ，et al.Modifying Wood Veneer with Silane Coupling Agent for Decorating Wood Fiber/High⁃Density Polyethylene Composite［J］.Construction and Building Materials， 2019， 224： 691⁃699
15	史博，沈闻倩，周娟，等.芝麻秸秆粉填充不饱和聚酯树脂复合材料的研究［J］.广州化学，2019，44（5）：57⁃61.
	SHI B， SHEN W Q， ZHOU J， et al. Study on Sesame Straw Powder（SSP）/UPR Composites［J］.Guangzhou Chemistry，2019，44（5）：57⁃61.
16	DONG Y， GHATAURA A， TAKAGI H， et al. Polylactic Acid （PLA） Biocomposites Reinforced with Coir Fibres：Evaluation of Mechanical Performance and Multifunctional Properties［J］. Composites Part A Applied Science & Manufacturing， 2014， 63（18）：76⁃84.
17	赵磊，姜为青，刘华，等.生物可降解山麻杆韧皮纤维增强PBS复合材料的性能研究［J］.中国塑料，2019，33（12）：73⁃79.
	ZHANG L，JIANG W Q，LIU H， et al. Performance Investigation of PBS Composites Reinforced WITH Biodegradable Phloem Fiber from Alchornea Davidi Franch［J］.China Plastics， 2019，33（12）：73⁃79.
18	田琴，秦舒浩，杨明，等.EAA 对 PBS／OMMT 复合材料结构和性能的影响［J］.工程塑料应用，2017，45（9）：13⁃17.
	TIAN Q，QIN S H，YANG M， et al. Effects of Ethylene⁃Acrylic Acid Copolymers on Structure and Performance of Poly（butylenes succinate）／Organic Montmorillonite Composites［J］.Engineering Plastics Application，2017，45（9）：13⁃17.
19	FENG C， LI Z， WANG H. The Effect of Epoxy Resin on Wood⁃Plastic Composites［J］.Pigment & Resin Technology，2018， 47（5 ）： 369⁃376.
20	吕志强，杨秀玲，袁世才，等.采用转矩流变仪评价PVC树脂的热稳定性［J］.聚氯乙烯，2019，47（3）：30⁃32.
	LYU Z Q，YANG X L，YUAN S C，et al. Evaluation of the Thermal Stability of PVC Resins by Torque Rheometer［J］.Polyvinyl Chloride，2019，47（3）：30⁃32.
21	王博闻，路琴.聚氯乙烯/秸秆粉木塑复合材料的性能研究［J］.中国塑料，2017，3（9）：62⁃67.
	WANG B W，LU Q. Study on Properties of Poly（vinylchloride）/Wheat Straw Composites［J］.China Plastics，2017，3（9）：62⁃67.
22	ŽJURE， MARKO P ，SEBASTIAN D. Dielectric Barrier Discharge （DBD） Plasma Pretreatment of Lignocellulosic Materials in Air at Atmospheric Pressure for Their Improved Wettability： a Literature Review［J］.Holzforschung，2018，72（11）： 979⁃991.
23	中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.木塑地板［S］.北京：中国标准出版社，2009.
24	陈蕾，汤娜，李健，等.碳酸钙/芝麻秸秆/不饱和树脂三元复合材料的力学性能和热稳定性［J］.广州化学，2019，44（05）：31⁃35.
	CHEN L， TANG N， LI J，et al. Mechanical Properties and Thermal Stability of CaCO₃/Sesame Straw/UP Resin Composites［J］. Guangzhou Chemistry，2019，44（05）：31⁃35.
25	TANELI V， JORMA H， LAURA T，et al. Improving theProperties of Wood⁃Plastic Composite through Addition of Hardwood Pyrolysis Liquid［J］.Journal of Thermoplastic Composite Materials，2016， 29 （11）： 1 587⁃1 598.
26	DUIGOU A L， CASTRO M， BEVAN Ret al. 3D Prin⁃ting of Wood Fibre Biocomposites： from Mechanical to Actuation Functionality［J］. Materials and Design， 2016， 96： 106–114.
27	侯成敏，王梅，张效林，等.超疏水PE⁃HD／麦秸秆纤维复合材料的制备及其性能［J］.中国塑料，2019，33（9）：33⁃40.
	HOU C M，WANG M，ZHANG X L，et al. Preparation and Properties of Superhydrophobic PE⁃HD/Wheat⁃Straw Fiber Composite［J］.China Plastics，2019，33（9）：33⁃40.
28	焦艳霞，周宇涵，刘阿敏，等.不同生物质复合材料3D 打印成型及其性能对比［J］.广州化学，2019，44（05）：52⁃56.
	JIAO Y X， ZHOU Y H， LIU A M， et al. 3D Printing of Different Bopmass Composites and the Comparison of Their Properties［J］. Guangzhou Chemistry，2019，44（05）：52⁃56.
29	MARYAM G， ZAHRA A A， SEYED M A， et al. Effect of Different Coupling Agents on Chemical Structure and Physical Properties of Vinyl Acetate/Wood Polymer Composites［J］.J. Appl Polym Sci， 2019， DOI： 10.1002/APP.47467.
30	WANG K， DONG Y， YAN Y，et al. Improving Dimensional Stability and Durability of Wood Polymer Compo⁃sites by Grafting Polystyrene onto Wood Cell Walls［J］.Polymer Composites， 2018，39（1）：119⁃125.

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[1]	吴唯, 胡焕波, 沈辉, 赵天瑜. 4A沸石与钙镁铝水滑石对膨胀阻燃聚丙烯的双重协效阻燃作用与机理[J]. 中国塑料, 2022, 36(7): 1-7.
[2]	于昌永, 辛忠. 基于六氢邻苯二甲酸盐的α/β复合成核剂对聚丙烯性能的影响[J]. 中国塑料, 2022, 36(7): 121-128.
[3]	冯冰涛, 王晓珂, 张信, 孙国华, 汪殿龙, 侯连龙, 马劲松. 连续碳纤维增强热塑性复合材料制备与应用研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(7): 165-173.
[4]	宋银宝, 杨建军, 李传敏. PDMS/SiC功能梯度复合材料性能与制造精度研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(7): 30-36.
[5]	刘义, 孙伟, 曲国兴, 王叶, 袁宁, 杨少林, 许霞, 常小毅, 张宇飞. 薄壁注塑透明聚丙烯专用料的结构与性能分析[J]. 中国塑料, 2022, 36(7): 37-43.
[6]	杨小龙, 陈文静, 李永青, 闫晓堃, 王修磊, 谢鹏程, 马秀清. 导电型聚合物/石墨烯复合材料的研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(6): 165-173.
[7]	孙伟, 刘义, 廖云龙, 陈俊佳. 聚丙烯粉料乙烯含量测定影响因素研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(6): 54-59.
[8]	王轲, 龙春光. PE⁃UHMW/海泡石纤维复合材料的力学性能与摩擦学性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 19-23.
[9]	陈胜, 梁颖超, 吴方娟, 方辉, 范新凤, 陈晖, 王永刚. 聚酰胺6/双向经编玻璃纤维复合材料的制备及其界面改性研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 24-28.
[10]	陈文静, 杨小龙, 韩顺涛, 韩颖, 马秀清. 聚丙烯腈材料改性方法及研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 158-165.
[11]	刘文, 师文钊, 刘瑾姝, 陆少锋, 周红娟. 电致形状记忆复合材料研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 175-189.
[12]	阮芳涛, 夏成龙, 张宝根, 曹叶, 刘志, 徐珍珍, 章劲草. 芳纶包覆碳纤维增强环氧树脂的轴向压缩性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 19-23.
[13]	彭博, 肖运彬, 顾家宝, 陈梓钧, 唐雁煌, 朱刚, 徐焕翔. 聚合物/石墨烯复合材料制备与性能研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 190-197.
[14]	王青松. 高强度低VOC玻璃纤维增强聚丙烯材料的开发[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 30-34.
[15]	宋立健, 张有忱, 左夏华, 张政和, 安瑛, 杨卫民, 谭晶, 程礼盛. 自组装单分子层调控界面热输运的研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 60-69.

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