森林资源的日益匮乏、石油资源的短缺及环境污染的日益严重,近年来越来越受到人们的重视。利用油菜秸秆等植物秸秆类生物质原料代替木材与塑料制备新型复合材料,可充分利用废弃生物质资源,避免焚烧时所造成的环境污染,为其提供一条可靠的可持续发展的途径。然而,植物纤维与塑料基体间的相容性问题、生物质复合材料的结晶行为以及在储存使用过程中的老化问题,都将严重影响其各种性能。本文针对这些方面,采用硅烷偶联剂改善了油菜秆粉与HDPE的相容性,并研究了改性油菜秆粉（MRSF）/HDPE复合材料的结晶动力学及老化性能。主要结论如下:
1.利用红外光谱对改性油菜秆粉进行分析,发现硅烷偶联剂（SG-Si900）水解产生的硅醇与油菜秆纤维表面的-OH结合生成了C-O-Si键,并且油菜秆纤维中一部分氢键被破坏,表明其与HDPE的相容性得到提高,较大地增加复合材料的力学性能。
通过添加纳米二氧化硅（nano-SiO2）,发现改善了复合材料的力学性能,同时采用三元二次旋转正交设计优化了nano-SiO2的分散工艺,其最佳超声波分散工艺条件为:超声温度59℃,超声时间25.1min,超声频率32.5KHz。同时得到了关于温度Z1,时间Z2,频率Z3的三元二次回归方程:Y=0.362653-0.001513Z1-0.009720Z2-0.002860Z3+0.000620Z1Z2-0.000155Z1Z3-0.000262Z2Z3。
2.通过对MRSF/HDPE复合材料及HDPE结晶动力学的研究,发现添加MRSF减弱了HDPE的结晶能力及速率,其不能作为HDPE的成核剂,各样品中HDPE的结晶成核方式为三维异相成核。微观形态的观察也证明了以上结论。通过采用几种模型对HDPE及MRSF/HDPE复合材料进行处理发现,Jeziorny法适合描述复合材料的早期结晶阶段,对结晶后期阶段由于HDPE存在二次结晶现象而出现了偏离;Ozawa法因为拟合曲线的非线性关系而不适合描述其结晶过程;Mo法因呈现较好地线性关系说明可以较好地描述其结晶过程。
3.对于RSF/HDPE及nano-SiO2/RSF/HDPE复合材料,随着老化时间的增加,羰基指数先增加较快、到75d后增加趋于平缓,同时nano-SiO2/RSF/HDPE复合材料的羰基指数比RSF/HDPE复合材料高,而乙烯基指数在最初的15d内没有显著变化,这表明乙烯自由基的形成在老化早期发生了延迟现象。老化时间从15d至75d,乙烯基指数显著增加。75d后,乙烯基指数没有显著变化。同时nano-SiO2/RSF/HDPE复合材料的乙烯基指数要比RSF/HDPE复合材料低。
老化复合材料的羰基指数和乙烯基指数随着片材厚度的增加逐渐减小,尤其在100至200μm之间变化非常显著。
随着老化时间的增加,RSF/HDPE及nano-Si2/RSF/HDPE复合材料的结晶度从0d到75d逐渐增加,从75d到120d结晶度呈现下降趋势。
以上的基础研究为农业废弃资源的综合利用以及农业产业化开辟了一条崭新的途径,为油菜秆纤维基复合材料的生产提供了一定的理论依据和实际参考。
