适宜共混速度改善低密度聚乙烯/竹粉复合材料力学与流变性能

• Published in: 农业工程学报 Vol. 31; no. 13; pp. 309 - 314
• Main Author: 宋剑斌 袁全平 黄彪 侯俊峰 杨文斌
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 福建农林大学材料工程学院，福州 350002%中国林业科学研究院木材工业研究所,北京,100091%福建农林大学材料工程学院,福州,350002 2015; 中国林业科学研究院木材工业研究所，北京 100091
• Subjects: 低密度聚乙烯; 力学性能; 吸水率; 复合材料; 竹粉; bamboo; 力学性能; 吸水率; 低密度聚乙烯; water absorption; 复合材料; LDPE(low density polyethylene); mechanical properties; 竹粉; composite materials
• ISSN: 1002-6819
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2015.13.043

该文主要研究共混速度对（low density polyethylene,LDPE）/竹粉木塑复合材料、流变性能和吸水率的影响。采用熔融共混方法制备LDPE/竹粉复合材料,通过旋转流变仪、扫描电镜（scanning electron microscope,SEM）和材料试验机等详细研究了共混速度（40,75和100 r/min）对LDPE/竹粉复合材料的复合材料动态力学性能、形态、吸水率和力学性能的影响。在LDPE/竹粉复合材料,LDPE、增容剂马来酸酐接枝聚乙烯（maleic anhydride grafted polyethylene,MAPE）和竹粉的质量比控制在65∶5∶30。共混温度和时间分别设定为170℃和10 min。结果表明,添加竹粉可有效增强LDPE的力学性能。LDPE/竹粉复合材料的拉伸强度和弯曲强度随着共混速度的增加而呈现下降趋势,但是与纯LDPE相比,LDPE/竹粉复合材料（40 r/min）的拉伸强度和弯曲强度分别增加了28%和115%;弯曲模量从48.45 MPa降低到40.75 MPa。与LDPE相比,LDPE/竹粉复合材料（40 r/min）的弯曲模量最高增加了238%;缺口冲击强度则从12.8 k J/m^2提高到18.27 k J/m^2,但仍低于纯LDPE。在相同频率下（1.0 Hz）,随着共混速度的增加,LDPE/竹粉复合材料的储能模量和复数黏度也逐渐下降,加工性能得到了改善;同时复合材料的吸水率也从0.89%（40 r/min）下降至0.59%（100 r/min）。SEM结果表明,竹粉能均匀分布在LDPE中,提高共混速度使得竹粉表面被大量树脂覆盖,改善了界面性能,使得材料断裂面产生大量的塑性形变,提高了材料韧性和冲击强度。试验结果证实共混速度为100 r/min时,LDPE/竹粉复合材料具有较好的冲击强度和较低的吸水率,这为木塑复合材料力学性能和吸水率的改善提供有意借鉴。