玉米秸秆皮/高密度聚乙烯复合材料吸湿特性及抗微生物性能
农作物秸秆/塑料复合材料主要应用在甲板、栏杆、墙板、门窗和园林建筑等户外场所，长时间暴露在高湿、高温环境下，容易产生生物降解，从而影响产品的经济和使用价值。本研究以经氨溶铜季铵盐(ACQ)、硼酸锌(ZB)处理的玉米秸秆韧皮纤维(CSF)为增强材料，以高密度聚乙烯(HDPE)为塑料基体，通过挤出、模压制备CSF/HDPE复合材料。通过对其物理力学性能、吸水性能、吸湿特性、抗微生物降解等性能研究，探讨利用经防腐剂处理的农作物秸秆制备复合材料的可行性，并以期为农作物秸秆及塑料的回收利用提供有效途径。 研究考察防腐剂种类及浓度、CSF添加量对CSF/HDPE复合材料力学性能的影响，并利用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)对复合材料进行表征。结果表明:经ACQ处理后，随ACQ浓度增加，力学性能逐渐降低;CSF添加量为50％、ACQ浓度为1％时，CSF/HDPE复合材料的力学性能最佳。经ZB处理后，随ZB浓度的增加，复合材料的拉伸强度逐渐增强;弯曲强度、弯曲模量、冲击强度均呈现先增大后减小的趋势;CSF添加量为50％、ZB浓度为2％时，CSF/HDPE复合材料的力学性能最佳。 防腐处理CSF/HDPE复合材料的吸水性能表明:经ACQ处理后， CSF/HDPE比例一定时，随ACQ浓度增加，复合材料的含水率逐渐增加，吸水厚度膨胀率呈现先减少后增大的趋势;ACQ浓度一定时，复合材料的含水率和厚度膨胀率均随CSF添加量的增加而增加。经ZB处理后，在相同CSF添加量下，随ZB浓度的增加，含水率和吸水厚度膨胀率逐渐增加;当CSF添加量为60％时，其含水率影响较明显。经两种不同防腐剂处理，在相同的CSF添加量和相同防腐剂浓度下，ACQ处理的吸水性能均优于ZB处理。 防腐剂处理对CSF/HDPE复合材料吸湿特性的影响，结果表明:经ACQ、ZB处理复合材料随着环境相对湿度的增加，吸湿、解吸平衡含水率(EMC)均呈现增加趋势;当CSF含量增加后，其EMC随之增加，防腐处理CSF/HDPE复合材料的EMC均比未处理复合材料要大，但增加值不超过2％，说明防腐处理对CSF/HDPE复合材料吸湿特性的影响不是很大。通过Nelson模型的引入，计算得出的EMC与实际测得的EMC拟合良好，说明Nelson模型可用于预测CSF/HDPE复合材料在某一相对湿度下达到的平衡含水率。 防腐剂处理对CSF/HDPE复合材料抗微生物降解性能的影响，结果表明:经ACQ或ZB处理CSF/HDPE复合材料在防腐方面的质量损失率远远低于未经处理CSF/HDPE复合材料;随着CSF含量的增加，其所有试样的质量损失率均增长，说明CSF是影响耐腐性能的主要因素之一，也进一步证明了腐朽菌主要攻击CSF/HDPE复合材料的CSF部分;防腐处理CSF/HDPE复合材料具有较好的耐腐性能，且ACQ中有效成分氧化铜比ZB中有效成分硼化物的效果更优。复合材料的防白蚁和耐霉性能方面，两种防腐处理的CSF/HDPE复合材料的质量损失和霉菌感染率均明显降低，说明防腐剂对抗白蚁和耐霉性能方面效果显著;与未经处理CSF/HDPE复合材料相比，ACQ浓度添加量为3％时，其抗白蚁性能明显提高;经ACQ处理CSF/HDPE复合材料试样上均无霉菌生长，表明ACQ对增强复合材料的耐霉菌性能具有显著作用;由于玉米秸秆化学组成和玉米秸秆未完全去瓤的原因，与木塑复合材料相比，CSF/HDPE复合材料的耐霉菌性能明显要差。 上述结果表明以防腐处理CSF为增强材料，与HDPE制备的复合材料，具有良好的力学性能、吸水性能、吸湿特性，且其抗微生物降解性能得到了明显改善，表明了利用防腐剂处理农作物秸秆制备复合材料的可行性，为农作物秸秆及塑料的回收利用提供有效途径。
复合材料;玉米秸秆纤维;高密度聚乙烯;力学性能;吸湿特性;抗微生物性能
东北林业大学
硕士
木材科学与技术
韩广萍;Andrew Wong
2016
中文
TB332
63
2017-04-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）