木質(zhì)素/高密度聚乙烯復(fù)合材料的遮色及力學(xué)性能*

邱學(xué)青　陳建浩　蔡振和　周明松?

(1.華南理工大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院， 廣東 廣州 510640； 2.華南理工大學(xué) 制漿造紙工程國家重點實驗室，廣東 廣州 510640)

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木質(zhì)素/高密度聚乙烯復(fù)合材料的遮色及力學(xué)性能*

邱學(xué)青1,2陳建浩1蔡振和1周明松1?

(1.華南理工大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院， 廣東 廣州 510640； 2.華南理工大學(xué) 制漿造紙工程國家重點實驗室，廣東 廣州 510640)

采用不同的著色劑對木質(zhì)素/高密度聚乙烯(HDPE)復(fù)合材料進行遮色研究，結(jié)果表明，氧化鐵的加入可以顯著遮蔽木質(zhì)素/HDPE復(fù)合材料的黑色，從而得到紅色的復(fù)合材料，但其力學(xué)性能較差.通過添加不同的塑料助劑制備性能優(yōu)良的紅色復(fù)合材料并進行力學(xué)性能測試，發(fā)現(xiàn)添加了1 phr硬脂酸鋁的紅色復(fù)合材料的斷裂拉伸應(yīng)變達到102.43%，比未添加硬脂酸鋁時的斷裂拉伸應(yīng)變提高了一倍；熔融指數(shù)測試表明紅色復(fù)合材料具有良好的流動性能；熱氧老化測試表明紅色復(fù)合材料具有良好的抗熱分解性能；流變行為研究表明制備的紅色復(fù)合材料屬于假塑性流體，硬脂酸鋁的加入有利于復(fù)合材料表觀黏度的降低；SEM分析表明木質(zhì)素和氧化鐵填料在HDPE相中達到了均勻分散.

木質(zhì)素；高密度聚乙烯；著色劑；紅色復(fù)合材料；氧化鐵

近年來，由于化石能源危機問題和環(huán)境問題的不斷深化，尋找可再生的資源來促進能源多元化及緩解環(huán)境問題顯得尤為重要.來源于制漿造紙廢液的可再生天然生物質(zhì)資源木質(zhì)素，以其來源豐富、再生更新速度快、可降解等優(yōu)勢而迅速成為研究的關(guān)注點[1- 6]；同時，來源于化石資源的塑料樹脂的需求量仍在逐年遞增，而在塑料加工過程中需要添加適當(dāng)?shù)奶畛鋭┮詼p少塑料樹脂的用量.因此，木質(zhì)素作為填料與塑料樹脂進行共混的應(yīng)用研究備受研究學(xué)者的關(guān)注[7- 10].

作為塑料樹脂產(chǎn)量居于首位的聚乙烯樹脂，其與木質(zhì)素共混的應(yīng)用更是備受國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注.Alexy等[11]研究了天然聚合物木質(zhì)素與聚乙烯共混制備復(fù)合材料，結(jié)果表明，木質(zhì)素的加入降低了復(fù)合材料的拉伸強度，但提高了聚乙烯的熱穩(wěn)定性，同時能促進聚乙烯的光降解，從而緩解了塑料樹脂難降解的問題.Alexy等[12]還在木質(zhì)素/聚乙烯復(fù)合材料中添加乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)進行共混，發(fā)現(xiàn)EVA的加入可以提高復(fù)合材料的機械性能，加入10% EVA的復(fù)合材料的拉伸強度提高了1倍，斷裂伸長率提高了13倍.周建等[13]研究了天然可降解的木質(zhì)素與低密度聚乙烯-EVA(LDPE-EVA)的共混性能，發(fā)現(xiàn)在增容劑LDPE-g-MAH的作用下，木質(zhì)素均勻地分散于LDPE-EVA基體中，說明兩者具有良好的相容性；用馬來酸酐接枝聚丙烯(PP)作為增容劑也能改善復(fù)合材料的相容性和力學(xué)性能，木質(zhì)素用量較大的復(fù)合材料的力學(xué)性能仍有顯著的改善.筆者所在課題組的前期工作中，周明松等[14]研究了球磨、氣流粉碎和噴霧干燥對木質(zhì)素/低密度聚乙烯復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)隨著木質(zhì)素含量的增加，木質(zhì)素/LDPE復(fù)合材料的拉伸強度先上升后下降，木質(zhì)素含量為40%時拉伸強度最大；且由氣流粉碎木質(zhì)素和噴霧干燥木質(zhì)素制備的復(fù)合材料的拉伸強度普遍大于9.5 MPa，說明木質(zhì)素起到了增強作用.周明松等[15]還研究了增塑劑對堿木質(zhì)素/HDPE復(fù)合材料性能的影響，發(fā)現(xiàn)鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、環(huán)氧大豆油(ESO)都能提高復(fù)合材料的斷裂拉伸應(yīng)變，其中添加7.5 phr DOP的復(fù)合材料的斷裂拉伸應(yīng)變比未添加增塑劑的樣品高62.4%.

木質(zhì)素與聚乙烯樹脂共混的應(yīng)用已被廣泛研究，其力學(xué)性能已達到較好的水平，但是制備出的復(fù)合材料為黑色，因顏色單調(diào)暗沉導(dǎo)致其在很多領(lǐng)域無法應(yīng)用，故未能得到大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用，且目前關(guān)于木質(zhì)素/聚乙烯復(fù)合材料顏色方面的研究仍鮮有報道.因此，結(jié)合筆者所在課題組關(guān)于復(fù)合材料的前期研究工作，文中采用不同的著色劑來改善木質(zhì)素/HDPE復(fù)合材料的外觀顏色，得到顏色鮮艷的紅色復(fù)合材料，但其性能因著色劑的加入而降低，故文中通過添加不同塑料助劑來提高其力學(xué)性能，以獲得顏色鮮艷、性能優(yōu)良的紅色復(fù)合材料，同時還研究了紅色復(fù)合材料的熔融指數(shù)、熱氧老化、流變性能及微觀形貌.

1　實驗原料和方法

1.1實驗原料

堿木質(zhì)素(松木堿法制漿黑液經(jīng)酸析提純所得)，湖南順泰發(fā)展科技有限公司生產(chǎn).高密度聚乙烯(HDPE，5621D)，中海殼牌石油化工有限公司生產(chǎn)，所使用的HDPE性能參數(shù)如表1所示.

表1　HDPE的性能參數(shù)

鄰苯二甲酸二辛酯(DOP，AR)，天津市致遠化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn);硬脂酸(AR)，成都市科龍化工試劑廠生產(chǎn);硬脂酸鋁(AR)，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn);硅烷偶聯(lián)劑(KH570，AR)、氧化鐵(AR)，上海市國藥集團化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn);二氧化鈦(AR)，廣州光華大試劑廠生產(chǎn).

分散藍79、酸性湖蘭A、酸性熒光藍AX、酸性艷紅AXJ、堿性湖藍BB、堿性品藍AL、陽離子黃X-2RL、活性嫩黃X-6G及酞菁藍均為工業(yè)級，由成都化夏化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn).

1.2堿木質(zhì)素的提純和預(yù)處理

將堿木質(zhì)素粉碎之后用蒸餾水重復(fù)洗滌，直至洗滌液電導(dǎo)率低于10 μS/cm.然后將洗滌過的堿木質(zhì)素放入55 ℃下的鼓風(fēng)干燥箱中烘干備用.

采用QM-3SP2型行星式球磨機(南京大學(xué)儀器廠生產(chǎn))將烘干后的堿木質(zhì)素進行球磨粉碎，并采用100目篩進行篩分，將得到的堿木質(zhì)素粉末采用BPQ-50型氣流粉碎機(上?；垠w設(shè)備有限公司生產(chǎn))進一步氣流粉碎.氣流粉碎條件如下：進料速度300 g/h，粉碎進氣口壓強0.6 MPa，出口處壓強0.6 MPa.將氣流粉碎后的堿木質(zhì)素粉末置于80 ℃的恒溫干燥箱烘干24 h，取出后密封備用.

將氣流粉碎后的堿木質(zhì)素與一定量的著色劑、塑料助劑在Comfort HR 1 727型旋轉(zhuǎn)破碎機(荷蘭PHILIPS公司生產(chǎn))中混合均勻后取出，然后置于55 ℃鼓風(fēng)干燥箱中烘干24 h，得到的堿木質(zhì)素預(yù)處理粉末即可直接用于復(fù)合材料的制備.

1.3木質(zhì)素/HDPE復(fù)合材料的制備

預(yù)熱XKS型開放式煉塑機(無錫市第一橡塑機械有限公司生產(chǎn))至160 ℃，達到設(shè)定溫度后恒溫30 min.稱取一定量的HDPE，倒入煉塑機雙輥中進行熔融煉膠2 min，然后將制備的堿木質(zhì)素粉末均勻地倒入雙輥中與熔融HDPE混煉.混煉8 min后將得到的復(fù)合樣品置于QLB-250/Q型平板硫化機(無錫市第一橡塑機械有限公司生產(chǎn))上壓制成型.熱壓條件為：溫度160 ℃，壓力15 MPa，時間10 min；冷壓條件為：室溫，壓力15 MPa，時間20 min.

1.4復(fù)合材料性能測試

1.4.1力學(xué)性能測試

復(fù)合材料的拉伸強度、斷裂拉伸應(yīng)變按照國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 1040.1—2006/ISO 527-1:1993)進行測試，利用WZY-240型萬能制樣機(無錫市第一橡塑機械有限公司生產(chǎn))制備測試樣條，采用CMT型電子萬能試驗機(美特斯工業(yè)系統(tǒng)有限公司生產(chǎn))進行測試，夾具上升速率為10 mm/min.

1.4.2外觀顏色測試

復(fù)合材料外觀顏色的測量根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)(GB 3979—83)進行，利用X-Rite 530色差儀進行測試，并用國際照明委員會(CIE)推薦的CIEL*a*b*色彩空間進行表示，其中L*為明度值，a*、b*為色度值.

1.4.3熔融指數(shù)測試

根據(jù)熱塑性塑料熔體流動速率測定的國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 3682—2000/ISO 1133:1997)，采用Extrusion Plastometer熔指儀(美國Tinius Olsen公司生產(chǎn))進行測試.測試條件為：溫度190 ℃，標(biāo)準(zhǔn)口模毛細管直徑0.2 cm，負荷5 000 g.

1.4.4熱氧老化性能測試

根據(jù)塑料熱氧老化試驗方法的國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 7141—2008)，采用UA-2071B型熱氧老化試驗機(臺灣優(yōu)肯科技股份有限公司生產(chǎn))進行熱氧老化試驗，老化后的試片再進行力學(xué)性能測試.熱氧老化條件為：溫度100 ℃，時間72 h.

1.4.5流變性能測試

切取10 mm×10 mm×4 mm的試樣，采用HAAKE MARS Ⅲ型流變儀(德國Thermo Fisher公司生產(chǎn))進行流變性能測試.實驗條件為：溫度190 ℃，穩(wěn)態(tài)剪切速率范圍0.01～100 s-1.

1.4.6SEM微觀形貌觀察

取50 mm×10 mm×4 mm的復(fù)合材料試樣置于液氮中冷卻15 min，取出脆斷，得到復(fù)合材料脆斷面.對脆斷面進行噴金，然后采用Quanta 200型環(huán)境掃描電子顯微鏡(荷蘭FEI公司生產(chǎn))觀察復(fù)合材料斷面的微觀結(jié)構(gòu).

2　實驗結(jié)果與討論

2.1著色劑對木質(zhì)素/HDPE復(fù)合材料的顏色和力學(xué)性能的影響

采用分散藍79、酸性湖蘭A、酸性熒光藍AX、酸性艷紅AXJ、堿性湖藍BB、堿性品藍AL、陽離子黃X-2RL、活性嫩黃X-6G等染料及酞菁藍、二氧化鈦、氧化鐵等顏料色劑來改善復(fù)合材料的外觀顏色并測試其力學(xué)性能，結(jié)果如表2所示.

從表2中可以看出，添加20 phr木質(zhì)素的復(fù)合材料B的外觀顏色為黑色，斷裂拉伸應(yīng)變比材料A大約下降了182個百分點，但兩者的拉伸強度相近.這是由于木質(zhì)素結(jié)構(gòu)中的酚羥基等在高溫混煉的過程中被空氣中的氧氣氧化，導(dǎo)致添加木質(zhì)素后的復(fù)合材料呈黑色.在顏色測量中，樣品B的明度值L*為5.49，色度值a*、b*均接近0，表明復(fù)合材料呈現(xiàn)深黑色的外觀；同時木質(zhì)素的加入增大了HDPE鏈之間的相對滑動所受的摩擦阻力，再加上木質(zhì)素本身的自聚集令其在HDPE相中容易團聚，阻礙了應(yīng)力的傳遞和HDPE分子鏈的移動.上述作用便導(dǎo)致木質(zhì)素的復(fù)合材料呈黑色且力學(xué)性能一般.

為了改善木質(zhì)素復(fù)合材料的黑色，文中研究了不同著色劑對木質(zhì)素復(fù)合材料的影響，從表1中可以看出:添加了氧化鐵的木質(zhì)素復(fù)合材料C的明度值L*為11.84，a*值為14.93，b*值為9.32，外觀呈紅色；添加二氧化鈦的木質(zhì)素復(fù)合材料D的明度值L*為37.82，a*值為7.34，b*值為10.92，外觀呈灰色；而添加分散藍79、酸性湖蘭A、酸性熒光藍AX、酸性艷紅AXJ、堿性湖藍BB、堿性品藍AL、陽離子黃X-2RL、活性嫩黃X-6G等染料及酞菁藍的復(fù)合材料仍呈黑色，且綜合力學(xué)性能都出現(xiàn)不同程度的下降.這是由于分散藍79、酸性湖蘭A等染料和酞菁藍在高溫下不穩(wěn)定，其發(fā)色基團結(jié)構(gòu)可能會發(fā)生改變，同時自身的遮色能力也不強，所以制備出的復(fù)合材料仍是黑色.而氧化鐵和二氧化鈦為無機顏料，其遮色能力強，能遮蓋住木質(zhì)素被氧化后的黑色，同時氧化鐵在復(fù)合材料中顯示出自身的紅色，使得制備的復(fù)合材料呈紅色.由于紅色復(fù)合材料比灰色復(fù)合材料具有更好的韌性，且顏色鮮艷，因此文中將紅色復(fù)合材料作為進一步研究的對象.

表2　不同著色劑對復(fù)合材料力學(xué)性能及外觀顏色的影響

表3給出了不同氧化鐵含量對木質(zhì)素復(fù)合材料性能的影響.從表中可以看出,隨著氧化鐵含量的增加，復(fù)合材料的明度值L*以及色度值a*和b*都略有上升，但肉眼難以觀察到材料的外觀顏色變化.復(fù)合材料的斷裂拉伸應(yīng)變出現(xiàn)下降的趨勢，這是由于氧化鐵的加入進一步增大了HDPE分子鏈間的摩擦，阻礙了分子鏈的傳動，因此出現(xiàn)斷裂拉伸應(yīng)變下降的現(xiàn)象.當(dāng)添加5 phr氧化鐵的木質(zhì)素復(fù)合材料的拉伸強度達到26.22 MPa時，斷裂拉伸應(yīng)變相對于未添加氧化鐵的樣品B降低了35.32個百分點.由于制備出的紅色復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能未能滿足吹塑工藝對材料基本力學(xué)性能的要求，因此不具備高應(yīng)用價值.文中通過研究不同塑料助劑對紅色復(fù)合材料性能的影響以得到性能優(yōu)良的紅色復(fù)合材料，選用樣品N為研究對象.

表3　不同氧化鐵含量對復(fù)合材料力學(xué)性能及外觀顏色的影響

2.2紅色木質(zhì)素/HDPE復(fù)合材料的制備及性能研究

2.2.1塑料助劑對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響

表4給出了不同塑料助劑對紅色復(fù)合材料性能的影響.從表中可看出，加入塑料助劑后紅色復(fù)合材料Q、R、S、T的斷裂拉伸應(yīng)變得到了不同程度的提高，但拉伸強度有所降低.這是由于偶聯(lián)劑KH570的加入可以改善HDPE和木質(zhì)素、氧化鐵之間的界面性能，提高界面的相容性；而DOP與木質(zhì)素及HDPE之間的相互作用可以減少木質(zhì)素、氧化鐵粉末在HDPE相中的團聚，從而降低了HDPE的分子鏈流動阻力[15]；硬脂酸和硬脂酸鋁的加入可以降低木質(zhì)素、氧化鐵粉末與HDPE相界面之間的摩擦力.因此,添加的塑料助劑可以不同程度地提高紅色復(fù)合材料的斷裂拉伸應(yīng)變，其中硬脂酸鋁的改善效果大大優(yōu)于硬脂酸，這主要是由于硬脂酸鋁含有3個硬脂酸基，在HDPE相與木質(zhì)素、氧化鐵粉末之間的潤滑作用更明顯.選取改善效果最佳的硬脂酸鋁作為研究對象，添加不同含量的硬脂酸鋁的紅色復(fù)合材料力學(xué)性能如表4所示，隨著硬脂酸鋁含量的增加，紅色復(fù)合材料的斷裂拉伸應(yīng)變下降到一個穩(wěn)定值，拉伸強度也有所降低，但綜合力學(xué)性能比未添加塑料助劑的紅色復(fù)合材料N有所提高，其中添加1 phr硬脂酸鋁的紅色復(fù)合材料的斷裂拉伸應(yīng)變提高了50.84個百分點.綜合考慮得出樣品T的綜合力學(xué)性能最佳.

2.2.2紅色木質(zhì)素/HDPE復(fù)合材料的熔融指數(shù)

熔融指數(shù)表征塑料加工時的流動性，具有重要的意義.文中研究了添加不同含量硬脂酸鋁的紅色復(fù)合材料的熔融指數(shù)，結(jié)果如表5所示.從表中可以看出，添加氧化鐵的紅色復(fù)合材料的熔融指數(shù)為0.050 g/min，而添加硬脂酸鋁的紅色復(fù)合材料的熔融指數(shù)均大于0.080 g/min.這說明氧化鐵加入后紅色復(fù)合材料的流動性較差，而添加硬脂酸鋁后紅色復(fù)合材料的流動性變好，有助于降低加工復(fù)合材料時的加工難度.其中硬脂酸鋁的加入量對熔融指數(shù)的影響不大.

表4　不同塑料助劑對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響

表5　紅色復(fù)合材料的熔融指數(shù)

2.2.3紅色木質(zhì)素/HDPE復(fù)合材料熱氧老化后的力學(xué)性能

熱具有很高的活性，受熱可加速聚合物分子的運動，從而引起聚合物的降解和交聯(lián)，使其性能降低，因此，文中研究了熱氧老化對紅色復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，結(jié)果如表6所示.從表中樣品A和W的力學(xué)性能參數(shù)可知：熱氧老化后的HDPE力學(xué)性能大幅度下降，呈現(xiàn)脆性斷裂；與樣品N、T相比，熱氧老化后紅色復(fù)合材料X、Y的力學(xué)性能有小幅度提高，這是因為紅色復(fù)合材料的木質(zhì)素中含有受阻酚的結(jié)構(gòu)[16]，能夠捕獲自由基，從而降低了HDPE鏈段被熱氧化降解的可能性，此外光照引起的自由基反應(yīng)可能使木質(zhì)素發(fā)生聚合而形成新的高分子物質(zhì)，從而提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能.

2.2.4紅色木質(zhì)素/HDPE復(fù)合材料的流變性能

由于聚合物在加工過程中需在熔融狀態(tài)下流動，因此，研究紅色復(fù)合材料的流變行為可以為聚合物加工成型提供流動性、黏度等重要的信息.文中研究了不同硬脂酸鋁含量的紅色復(fù)合材料的穩(wěn)態(tài)流變行為，其表觀黏度(η)隨剪切速率(γ)的變化曲線如圖1所示.

由圖1可見，添加氧化鐵的紅色復(fù)合材料的表觀黏度遠大于空白HDPE的，這將不利于復(fù)合材料在后期加工過程中的流動，因此，對比圖1中樣品N與T、U、V可知，硬脂酸鋁的加入降低了紅色復(fù)合材料的表觀黏度，雖未能達到類似空白HDPE的表觀黏度，但已具有良好的流動性能.從圖1中還可以看出，在低剪切速率(0.1 s-1<γ<0.2 s-1) 下，樣品A、N、T、U、V的表觀黏度幾乎不變，當(dāng)剪切速率逐漸增加時，表觀黏度逐漸減小，表現(xiàn)出“剪切變稀”的流變行為，說明紅色復(fù)合材料熔體是假塑性流體.對比未添加硬脂酸鋁的紅色復(fù)合材料，添加了硬脂酸鋁的樣品T、U、V的流動性明顯提高，但硬脂酸鋁的添加量對紅色復(fù)合材料流動性的影響較小.

圖1　紅色復(fù)合材料的表觀黏度-剪切速率曲線

樣品HDPE添加量/phr木質(zhì)素添加量/phr著色劑塑料助劑名稱添加量/phr名稱添加量/phr拉伸強度/MPa斷裂拉伸應(yīng)變/%是否熱氧老化A10000022.33±0.91269.10±25.82否N8020氧化鐵5026.22±0.1151.59±11.56否T8020氧化鐵5硬脂酸鋁118.75±0.67102.43±17.69否W80200018.58±0.3010.22±2.58是X8020氧化鐵5027.83±0.2348.38±5.18是Y8020氧化鐵5硬脂酸鋁118.16±0.48137.80±20.75是

根據(jù)Carreau模型來擬合圖1中的η-γ流變曲線，其表達式為

(1)

2.2.5紅色木質(zhì)素/HDPE復(fù)合材料的SEM分析

添加硬脂酸鋁后紅色復(fù)合材料具有良好的綜合力學(xué)性能，因此文中將添加不同含量硬脂酸鋁的紅色復(fù)合材料用液氮脆斷，對紅色復(fù)合材料的脆斷面進行SEM分析，結(jié)果如圖2所示.從圖中可以看出，在樣品N、T、U、V中的木質(zhì)素、氧化鐵粉末分散均勻，無明顯團聚現(xiàn)象，這說明木質(zhì)素、氧化鐵粉末與HDPE在雙輥煉膠機混煉過程中達到了充分的混合.對比未添加塑料助劑的樣品N,樣品T、U、V的斷面更為粗糙，表明紅色復(fù)合材料的韌性增加，提高了斷裂拉伸應(yīng)變，具有良好的形變能力；另外，從樣品T、U、V的斷面可以看到紅色復(fù)合材料在脆斷時因木質(zhì)素顆粒脫落而留下的細微孔洞.由于硬脂酸鋁的加入可以降低木質(zhì)素顆粒和HDPE分子鏈之間的摩擦阻力，宏觀體現(xiàn)為添加了硬脂酸鋁的紅色復(fù)合材料的韌性得到了提高，在SEM照片中體現(xiàn)為斷面的粗糙程度增加，細微孔洞增加.從圖2中還可以看出，樣品T的斷面比樣品U、V的粗糙，這也說明樣品T的韌性較樣品U、V的好，與力學(xué)性能分析結(jié)果一致.

表7　紅色復(fù)合材料的Carreau 模型擬合參數(shù)

3　結(jié)論

文中探討了木質(zhì)素/HDPE復(fù)合材料的遮色和力學(xué)性能，主要得出以下結(jié)論：

(1)氧化鐵著色劑能改善木質(zhì)素/HDPE復(fù)合材料的黑色，制備出紅色的復(fù)合材料；二氧化鈦亦能改善木質(zhì)素/HDPE復(fù)合材料的黑色，制備出灰色復(fù)合材料；但添加分散藍79、酸性湖蘭A、酸性熒光藍AX、酸性艷紅AXJ、堿性湖藍BB、堿性品藍AL、陽離子黃X-2RL、活性嫩黃X-6G等染料及酞菁藍的復(fù)合材料仍呈黑色.

(2)添加1 phr硬脂酸鋁后紅色復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能；熔融指數(shù)測試表明紅色復(fù)合材料具有良好的流動性能；熱氧老化測試表明紅色復(fù)合材料具有良好的抗熱分解性能；流變行為測試表明紅色復(fù)合材料為假塑性流體，具有相對較低的表觀黏度；SEM分析表明木質(zhì)素、氧化鐵、HDPE三相混合均勻，且分析結(jié)果與力學(xué)性能結(jié)果一致.由此可知，文中制備出的紅色復(fù)合材料是一種性能優(yōu)良的、環(huán)境友好的、綠色新型的復(fù)合材料.

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Color Masking and Mechanical Properties of Lignin/High-Density Polyethylene Composites

QIUXue-qing1,2CHENJian-hao1CAIZhen-he1ZHOUMing-song1

(1.School of Chemistry and Chemical Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, Guangdong, China;2.State Key Laboratory of Pulp and Paper Engineering, Guangzhou 510640, Guangdong, China)

In this paper, the influence of different colorants on the color masking properties of lignin/HDPE (High-Density Polyethylene) composites was investigated, finding that the black color of lignin/HDPE composites can be effectively masked after the addition of iron oxide and that red composites with poor mechanical properties can be obtained. Then, different plastic additives were used to prepare red composites with improved mechanical properties, and an elongation at break of 102.43% was reached with the addition of 1 phr aluminium stearate, which is two times that of the composites without aluminium stearate. Melt index test results show that the molten red composites are of good flowing properties. Thermo-oxidative aging test results indicate that the red composites possess good thermal decomposition resistance. Rheological investigation reveals that the prepared red composites are pseudo-plastic, with an apparent viscosity decreasing with the addition of aluminium stearate. And, SEM observation shows that lignin and iron oxide particles are homogeneously mixed in the HDPE phase.

lignin;high-density polyethylene; colorant; red composite; iron oxide

2015- 11- 12

國家自然科學(xué)基金重點項目(21436004)；國家自然科學(xué)基金資助項目(21476092);國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃項目(2012CB215302)

邱學(xué)青(1965-)，男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事木質(zhì)素的資源化利用研究.E-mail:xueqingqiu66@163.com

? 周明松(1980-)，男，博士，副研究員，主要從事木質(zhì)素資源化利用的應(yīng)用基礎(chǔ)研究.E-mail:mszhou@scut.edu.cn

1000- 565X(2016)06- 0001- 08

TQ 31;TQ 32

10.3969/j.issn.1000-565X.2016.06.001

Foundation items: Supported by the Key Program of the National Natural Science Foundation of China(21436004)，the National Natural Science Foundation of China(21476092)and the National Program on Key Basic Research Project of China(2012CB215302)