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麦秆粉HDPE超临界流体微孔发泡注射成型研究
摘要
本文以麦秆粉和HDPE为原料，通过超临界流体方法制备了微孔发泡材料。同时，采用注射成型方法制备了具有微孔结构的麦秆粉/HDPE复合材料，并对其力学性能和微观结构进行了分析。研究发现，适当调节发泡剂用量和超临界流体处理条件可以得到具有良好力学性能和微孔结构的麦秆粉/HDPE复合材料。本研究为开发可持续发展材料提供了新思路。
关键词：超临界流体；发泡剂；微孔结构
Abstract
ThispapertakesstrawpowderandHDPEasrawmaterialsandpreparesmicrocellularfoamingmaterialsbyusingsupercriticalfluidmethod.Atthesametime,injectionmoldingmethodwasusedtopreparestrawpowder/HDPEcompositematerialswithmicrocellularstructure,andthemechanicalpropertiesandmicrostructurewereanalyzed.Itwasfoundthatadjustingthedosageoffoamingagentandtheprocessingconditionsofsupercriticalfluidcanobtainstraw/HDPEcompositematerialswithgoodmechanicalpropertiesandmicrocellularstructure.Thisstudyprovidesnewideasforthedevelopmentofsustainablematerials.
Keywords:Supercriticalfluid;foamingagent;microcellularstructure
介绍
随着人类对环境保护和可持续发展的关注，越来越多的研究关注于开发可持续发展材料。麦秆等农作物废弃物不仅是环境污染的源头，还可以作为生物质资源用于生产新型材料。HDPE是一种常见的热塑性塑料，具有良好的机械性能和加工性能，因此被广泛应用于制造工业部件和日用品。
超临界流体是一种独特的反应介质，其物理和化学性质受温度和压力影响较大。超临界流体处理技术能够有效提高材料的孔隙率和比表面积，从而提高材料的吸附性能和反应活性。因此，应用超临界流体处理技术制备微孔发泡材料，是一种具有潜力的研究方向。
本研究旨在探究麦秆粉/HDPE微孔发泡材料的制备方法，并研究其力学性能和微观结构。
实验
材料和仪器
HDPE（密度为0.952g/cm^3）、甲苯、正十六烷、聚丙烯酸（PAA）、乙二醇、三氟甲基苯基硅烷（TFMPS）、氢氧化钠（NaOH）、双(2-乙基己基)过氧化物（DBP）、麦秆粉（密度为0.55g/cm^3）。
TGA/DTA仪、显微镜、DMA动态力学分析仪、注射成型机等。
制备方法
（1）麦秆粉的化学修饰：将麦秆粉放入500mL导地瓶中，加入100mL甲苯，在70℃恒温下反应12h。然后过滤，用乙二醇溶液再次洗涤，最后用正十六烷溶液洗涤干净，干燥备用。
（2）超临界流体处理：将化学修饰后的麦秆粉放入超临界流体反应器中，加入甲醛和TFMPS作为交联剂和发泡剂，控制温度和压力进行反应处理。
（3）复合材料制备：将经过超临界流体处理的麦秆粉与HDPE混合均匀，加入DBP作为发泡剂，采用注射成型法制备微孔复合材料。控制注射温度和压力，制备具有微孔结构的复合材料。
结果与讨论
化学修饰前后的麦秆粉样品进行TGA/DTA分析。结果显示，在热重分析过程中，修饰后的麦秆粉样品的热稳定性有所提高，表现为更低的热失重率和更高的残余质量。动态力学分析结果表明，麦秆/HDPE复合材料的弯曲弹性模量和弯曲强度都随着孔隙度的增加而下降。
显微结构观察结果表明，经过超临界流体处理的麦秆粉表面出现了许多微孔结构，复合材料的断面也显示出明显的微孔结构。发泡剂用量越大，微孔结构的孔隙度越高。适当增加交联剂的用量可以提高复合材料的力学性能和耐水性。
结论
本研究成功地利用超临界流体方法制备了具有微孔结构的麦秆粉/HDPE复合材料，并对其力学性能和微观结构进行了分析。研究发现，适应调节发泡剂用量和超临界流体处理条件可以得到具有良好力学性能和微孔结构的麦秆/HDPE复合材料。这为开发可持续发展材料提供了新思路。