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中国生物工程杂志

CHINA BIOTECHNOLOGY
中国生物工程杂志
中国生物工程杂志  2019, Vol. 39 Issue (7): 32-38    DOI: 10.13523/j.cb.20190705
研究报告     
热氧老化对麦秸秆/橡胶/PE仿藤条性能的影响
朱士强1,陆祥安1,2,于春涵1,代益帆1,邱悦1,陈集双1,*()
1 南京工业大学生物与制药工程学院 南京 211816
2 扬州大学广陵学院 扬州 225000
Effects of Thermal Oxidative Aging on Wheat Straw / Rubber Biomass Imitation Rattan
Shi-qiang ZHU1,Xiang-an LU1,2,Chun-han YU1,Yi-fan DAI1,Yue QIU1,Ji-shuang CHEN1,*()
1 College of Biotechnology and Pharmaceutical Engineering, Nanjing Tech University, Nanjing 211816, Chin
2 Guangling College of Yangzhou University, Yangzhou 225000, China
 全文: PDF(1195 KB)   HTML
摘要：

秸塑复合材料(SPC)是一种使用秸秆纤维替代木材纤维的新型木塑复合材料。以麦秸秆和低密度聚乙烯为原料,利用天然橡胶增韧的特性开发出了麦秸秆/橡胶生物质仿藤条。在100℃条件下加速热氧老化60天,观察分析其力学性能和微观结构的变化规律。结果表明,初始条件下,一方面麦秸秆纤维的加入降低了仿藤条的力学性能;另一方面橡胶的加入增强了仿藤条的韧性,起到了弥补作用。老化过程中,材料表面出现裂纹,生物质和PE界面的结合官能团丧失,界面结合能力降低,力学性能下降。结合动力学模型,0~15天为快速降解阶段,材料断裂伸长率降低较快,橡胶的加入降低了老化速率,老化系数降低了70%。含有橡胶的仿藤条在15~60天的老化过程中保持较低的老化速率,起到了抗老化作用。
关键词： 麦秸秆;  橡胶;  热氧老化;  仿藤条;  复合材料    
Abstract:

Straw plastic composite (SPC) is a novel wood - plastic material in which wood fibers are replaced by straw fibers.Wheat straw / rubber biomass imitation rattan from wheat straw, rubber and low density polyethylene( LDPE) was prepared. The changes of mechanical properties and microstructures were investigated in the period of thermal-oxidative aging at 100℃ for 60d. The results showed that the addition of wheat straw fiber will reduce the mechanical properties while the rubber can enhance the elongation break. During the aging process, cracks appearing on the surface of rattan cut down mechanical properties. And the losing of functional groups between the surface of straw fiber and PE caused the reduction of combining ability. In combination with the kinetic model, the degradation occurred rapidly in the beginning of the 15 days with the aging coefficient up to 70% and kept a low rate in the rest of the experiment. Furthermore, the addition of rubber could slow down the aging rate of rattan.
Key words: Wheat straw    Rubber    Thermal oxidative aging    Imitation rattan    Composites
收稿日期: 2018-11-30 出版日期: 2019-08-05
ZTFLH:  Q819  
通讯作者: 陈集双     E-mail: biochenjs@njtech.edu.cn
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朱士强
陆祥安
于春涵
代益帆
邱悦
陈集双

引用本文:

朱士强,陆祥安,于春涵,代益帆,邱悦,陈集双. 热氧老化对麦秸秆/橡胶/PE仿藤条性能的影响[J]. 中国生物工程杂志, 2019, 39(7): 32-38.

Shi-qiang ZHU,Xiang-an LU,Chun-han YU,Yi-fan DAI,Yue QIU,Ji-shuang CHEN. Effects of Thermal Oxidative Aging on Wheat Straw / Rubber Biomass Imitation Rattan. China Biotechnology, 2019, 39(7): 32-38.

链接本文:

https://manu60.magtech.com.cn/biotech/CN/10.13523/j.cb.20190705    或    https://manu60.magtech.com.cn/biotech/CN/Y2019/V39/I7/32

编号 改性麦秸秆(%) 橡胶(%) LDPE (%)
1 10 3 87
2 12.5 0 87.5
3 15 0 85
4 10 5 85
5 10 7 83
6 10 0 90
表1  复合材料配方实验
图1  复合材料不同老化时间红外光谱图
图2  麦秸秆/橡胶仿藤条的SEM图
秸秆含量(%) 拉伸强度(MPa)
0天 3天 6天 9天 12天 15天 30天 40天 50天 60天
10 10.11 10.51 11.12 11.37 11.66 11.31 11.15 12.73 脆断 脆断
12.5 9.47 11.51 11.37 11.14 11.48 12.21 脆断 脆断 脆断 脆断
15 9.09 11.25 11.4 11.29 11.81 12.41 脆断 脆断 脆断 脆断
表2  不同麦秸秆粉含量仿藤条的拉伸强度随老化时间的变化
图3  不同麦秸秆粉含量仿藤条的拉伸强度随老化时间的变化
橡胶含量(%) 拉伸强度 (MPa)
0天 3天 6天 9天 12天 15天 30天 40天 50天 60天
0 10.1 10.51 11.12 11.37 11.66 11.31 11.15 12.73 脆断 脆断
3 9.68 12.01 11.78 11.55 11.83 12.56 13.28 14.4 13.71 13.3
5 10.5 11.18 11.71 11.3 12.3 13.57 13.77 15.05 14.23 14.04
7 10.5 11.1 11.42 11.31 13.8 13.92 13.97 14.7 13.82 13.79
表3  橡胶含量对仿藤条的拉伸强度影响(WS含量10%)
图4  不同橡胶含量仿藤条的拉伸强度随老化时间的变化(WS含量10%)
秸秆含量(%) 断裂伸长率(%)
0天 3天 6天 9天 12天 15天 30天 40天 50天 60天
10 335 137 50 35 13 6 5 3 脆断 脆断
12.5 345 62 18 21 17 11 脆断 脆断 脆断 脆断
15 242 58 29 19 15 18 脆断 脆断 脆断 脆断
表4  不同麦秸秆粉含量仿藤条的断裂伸长率随老化时间的变化
图5  不同麦秸秆粉含量对仿藤条的断裂伸长率随老化时间的变化
图6  不同橡胶含量仿藤条的断裂伸长率随老化时间的变化(WS含量10%)
橡胶含量(%) 拉伸强度 (MPa)
0天 3天 6天 9天 12天 15天 30天 40天 50天 60天
0 335 137 50 35 13 6 5 3 脆断 脆断
3 316 167 86 39 18 10 6 5 3 3
5 443 254 135 69 39 23 16 15 13 10
7 449 382 324 230 187 146 48 27 24 20
表5  橡胶含量对仿藤条拉伸强度的影响(WS含量10%)
图7  不同改性麦秸秆含量条件下(天)-lne与时间的关系
图8  不同橡胶含量条件下-lne与时间的关系
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