原位聚合纳米甲壳素/APP增强木塑复合材料的力学与阻燃性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

木塑复合材料引入阻燃剂提高其阻燃性能后往往会导致其力学性能有不同程度的下降，针对此问题，本文依据电荷异性相吸原理，采用纳米甲壳素（负电）原位聚合低成本和阻燃效率高的聚磷酸铵app（正电），通过熔融挤出方法制备绿色新型木塑复合材料，达到增强木塑复合材料阻燃性能的同时保留其力学性能的目的。

本实验所使用纳米甲壳素是通过低共熔溶剂法从废弃物（蟹虾壳）提取的甲壳素中所制备，具有时间短、绿色环保、无毒害、可废料回收、生产能力和利用率高等优势。

此外，新型木塑复合材料的阻燃性能、力学性能及其相容性能可通过一系列测试手段来体现。

2. 国内外研究现状分析

1.1木塑复合材料的研究概况

随着社会经济迅速发展，人们对木材的需求量日益增加。同时，资源稀缺危机以及生态环境问题越来越严峻，全世界环保意识逐步增强，许多能满足环保要求的新材料不断涌现。其中具有环境友好、可循环使用等特点的木塑复合材料恰好为塑料及木材的循环利用提供了良好的出路，越来越受到人们的重视^[1]。

木塑复合材料是指把木纤维或植物纤维与热塑性聚合物树脂按一定比例添加润滑剂、偶联剂等助剂，经溶融挤出、注塑或热压复合等加工工艺制作而成的一种新型复合材料^[2]，其中木纤维包括锯木粉、废木屑、稻秆粉、竹粉、亚麻、黄麻、大麻等，热塑性聚合物树脂包括聚乙稀、聚丙烯、聚苯乙稀、聚氯乙稀等。

3. 研究的基本内容与计划

首先，将DES体系（ZnCl₂与ChCl按200g:100g比例配制所得）、甲壳素、醋酸按照40：2：5.572的比例置于磁力搅拌器中反应（时间为3小时，温度为90℃），反应后的溶液加水至450ml。再将其离心洗涤3-5次至中性后进行超声处理（超声功率为83%，超声时间为30分钟），制得浓度为2%的纳米甲壳素。

将80g聚磷酸铵（APP）分别加入到200ml、600ml、1000ml的浓度为2%的纳米甲壳素悬浮液中，由搅拌器搅拌5小时至均匀并进行烘干处理，完成纳米甲壳素（正电）静电吸附APP（负电）。然后，将一定量烘干后的木粉、高密度聚乙烯、偶联剂、润滑剂、聚磷酸铵、纳米甲壳素按一定比例置于高混机中混合，具体实验方案配比如表4-1。将混合后的原料置于异向双螺杆挤出机中造粒，螺杆转速为32rpm，切刀转速为22rpm。再将制备好的粒子用注塑机注塑成标准试样，注射温度为180摄氏度，注射压力为10Mpa。最后，本实验将对样条进行一系列DSC、SEM、FT-IR、力学性能测试、阻燃性能测试、流变测试。

4. 研究创新点

本研究根据电荷异性相吸原理，采用纳米甲壳素（正电）和聚磷酸铵APP（负电），通过原位聚合及熔融挤出方法制备新型木塑复合材料，达到增强木塑复合材料阻燃性能的同时保留其力学性能的目的。