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纳米TiO2对木纤维/聚丙烯复合材料抗紫外老化性能的影响

牟明明, 袁光明, 陈世尧

牟明明, 袁光明, 陈世尧. 纳米TiO2对木纤维/聚丙烯复合材料抗紫外老化性能的影响[J]. 复合材料学报, 2020, 37(6): 1268-1277. DOI: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20190929.004
引用本文: 牟明明, 袁光明, 陈世尧. 纳米TiO2对木纤维/聚丙烯复合材料抗紫外老化性能的影响[J]. 复合材料学报, 2020, 37(6): 1268-1277. DOI: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20190929.004
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MU Mingming, YUAN Guangming, CHEN Shiyao. Effect of nano TiO2 on UV aging resistance of wood fiber/polypropylene composites[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2020, 37(6): 1268-1277. DOI: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20190929.004
Citation: MU Mingming, YUAN Guangming, CHEN Shiyao. Effect of nano TiO2 on UV aging resistance of wood fiber/polypropylene composites[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2020, 37(6): 1268-1277. DOI: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20190929.004
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纳米TiO2对木纤维/聚丙烯复合材料抗紫外老化性能的影响

  • 1.

    中南林业科技大学　材料科学与工程学院，长沙 410004

  • 2.

    “木竹资源高效利用”湖南省高校2011协同创新中心，长沙 410004

基金项目: 湖南省科技重大专项(2017NK1010)；国家自然科学基金面上项目（31770606）；国家林业公益性行业科研专项（201504503）
详细信息
    通讯作者:

    袁光明，教授，博士生导师，研究方向为生物质复合材料　E-mail：ygm@csuft.edu.cn

  • 中图分类号: TB332

Effect of nano TiO2 on UV aging resistance of wood fiber/polypropylene composites

  • 1.

    School of Materials Science and Engineering, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China

  • 2.

    Hu'nan Collaborative Innovation Center for Effective Utilizing of Wood & Bamboo Resource, Changsha 410004, China

HTML全文

    摘要
  • 摘要: 木塑复合材料作为室外建筑装饰材料时，暴露在紫外光的照射下,易老化导致其力学性能降低、使用寿命减少。将具有高效紫外线屏蔽能力的金红石型纳米TiO2经硅烷偶联剂KH-570表面改性后，与木纤维(WF)、聚丙烯(PP)等制备了TiO2-WF/PP复合材料。对TiO2-WF/PP复合材料进行了人工加速紫外老化，并利用FTIR、TG、SEM、力学性能分析、颜色变化分析等手段，探究了纳米TiO2对WF/PP复合材料抗紫外老化的影响。结果表明：改性纳米TiO2粒子在WF/PP复合材料中均匀分散，无明显团聚，且其加入显著提高了复合材料的热稳定性；TiO2-WF/PP复合材料随着老化时间的延长，力学性能下降相对较小且颜色变化较小。当纳米TiO2的质量分数为2 wt%~3 wt%，老化2 000 h时后，TiO2-WF/PP复合材料的拉伸强度、冲击强度仅分别下降10.0%和12.6%；未加入纳米TiO2颗粒的WF/PP复合材料，则分别下降20.2%和22.6%。
    Abstract: When wood-plastic composites are used as outdoor building decoration materials, they are exposed to ultraviolet light, resulting in mechanical properties and service life reducing. The rutile nano TiO2 with high-efficiency ultraviolet shielding ability was surface-modified with a silane coupling agent KH-570, and then TiO2-WF/PP composites were prepared with wood fiber (WF), polypropylene (PP). The artificial accelerated UV aging of the composites was carried out. The effects of nano TiO2 on the UV aging of WF/PP composites were investigated by means of FTIR, TG, SEM, mechanical properties analysis and color change analysis. The results show that the modified nano TiO2 particles can be uniformly dispersed in WF/PP composites without obvious agglomeration, and their addition significantly improves the thermal stability of the composites; with the aging time prolonged, the decrease of the mechanical properties of WF/PP composites is relatively small and the color change scope is small. When the mass fraction of nano TiO2 particles is 2 wt%-3 wt% and aging for 2 000 h, the tensile strength and impact strength of the TiO2-WF/PP composites only decrease by 10.0% and 12.6%, respectively, while those without the addition of nano TiO2 particles decrease by 20.2% and 22.6%, respectively.
    • HTML全文

  • 木质纤维/聚丙烯（WF/PP）复合材料性能优良、成本低廉[1-3]，作为一种绿色环保材料，广泛应用于建筑装饰、汽车工业和室外园林等领域[4-6]，发展前景良好。但当其经常暴露在阳光下时，受紫外线照射将引起老化导致其使用寿命减少[7]。为此需赋予其抗老化性，以延长材料的使用年限、物理力学性能，采用的方法常有物理防护(如加厚、涂装、外层复合等)、改进加工工艺、复合材料改性或结构设计、添加抗老化剂[8-9]等。

    金红石型纳米TiO2具有高效紫外线屏蔽能力，Allen等[10]用其提高涂料的光稳定性和防紫外线功效；Redhwi等[11]则将其作为聚氯乙烯(PVC)塑料的遮光剂，可保护聚合物免受光诱导降解；但将其添加到纯PP基复合材料中以提高其抗老化性能未见公开文献报道。又由于纳米TiO2的纳米尺寸效应、表面效应等，纳米TiO2在介质中团聚而影响其对复合材料的改性效果；通过对纳米TiO2分散及表面改性来控制纳米粒子的形态，将有利于其高效使用[12-14]。采用硅烷偶联剂KH-570对纳米TiO2粒子进行表面改性，可显著降低其表面能和改善其分散性[15-16]；由于其活性官能团已接枝到纳米粒子表面，从而增大表面改性后的纳米粒子与基体材料间形成化学键的可能性，在基体中均匀分散[17]。

    本文用表面改性的金红石型纳米TiO2粒子作抗紫外添加剂，探究其对WF/PP复合材料抗紫外线老化的影响。

    1.   实验方法

    1.1   原材料

    杨木，浙江临安木粉厂，平均长74 μm，平均直径约40 μm；金红石型纳米TiO2，南京海泰纳米材料有限公司，标称粒径为(20± 5) nm；PP，融指数为0.8~1.1 g/10 min，聚合度为107~118，茂名实华东城化工有限公司；偶联剂KH-570，广州忆珲盛化工有限公司；无水乙醇，分析纯，衡阳凯信化工试剂股份有限公司；ZnO，分析纯，湖南汇虹试剂有限公司；CaCO3，分析纯，湖南汇虹试剂有限公司；工业石蜡，60℃，上海希宇化工原料有限公司；蒸馏水，实验室自制。

    1.2   TiO2-WF/PP复合材料的制备

    1.2.1   偶联剂改性纳米TiO2

    将适量纳米TiO2粉体放入100℃恒温干燥箱中干燥10 h，然后与一定量的无水乙醇混合，使用FA25型高速剪切分散仪高速剪切分散25 min；配置偶联剂KH-570与无水乙醇及去离子水的混合溶液，其中硅烷偶联剂KH-570的质量为纳米TiO2的6%；将混合液转移到装有冷凝器和温度计的250 mL三颈圆底烧瓶中在65℃下反应1 h。通过离心25 min (10 000 r/min)，将沉淀物再分散并超声10 min，经抽滤、干燥、研磨，得到表面接枝改性的纳米TiO2粒子，并表征官能团的变化。

    1.2.2   复合材料制备

    TiO2-WF/PP复合材料组份配比如表1所示。WF、PP、ZnO、CaCO3、稳定剂等高速混合，纳米TiO2质量分数分别为0wt%、1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5wt%；将混合物混炼、挤捏，在160℃、8 MPa条件下使用萍乡九州精密压机有限公司生产的热压机热压成板，制备TiO2-WF/PP复合材料。

    表  1  TiO2-木质纤维/聚丙烯（TiO2-WF/PP）复合材料的主要成分
    Table  1.  Ingredients for TiO2-wood fiber/polypropulene(TiO2-WF/PP) composites
    SampleModified TiO2/wt%WF/wt%PP/wt%ZnO/wt%CaCO3/wt%Stabilizer/wt%
    002966.50.531
    112965.50.531
    222964.50.531
    332963.50.531
    442962.50.531
    552961.50.531
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    1.3   TiO2-WF/PP复合材料的老化处理

    1.3.1   测试标准

    拉伸性能：参照ASTM D638—03[18]标准制备哑铃型试件(长度为165 mm，两端宽度为19 mm，中间测试部分宽度为13 mm，标距为50 mm，弧半径为76 mm)。

    冲击强度：参照GB/T 1043.1—2008[19]标准制备试件(长为80 mm，宽为10 mm，跨距为60 mm)。

    1.3.2   老化方法

    置于美国Q-Lab公司生产的QUV/SPRAY型紫外老化箱中(未进行喷淋)，参照AS TMG—154标准设定波长为310 nm，老化时长分别为0 h、200 h、500 h、1 000 h、2 000 h。

    1.4   表征方法

    用日本SHIMADU公司产IR Affinity-1型傅里叶红外光谱仪，KBr压片法，波数范围：4 000~400 cm−1，分析KH-570改性纳米TiO2前后表面官能团变化情况及复合材料老化后官能团的变化。使用英国MALVERN公司生产的MS2000型激光粒度仪测试改性前后纳米TiO2的粒径大小。用美国FEI公司生产的Quanta 450型扫描电子显微镜表征复合材料老化前后的表面形貌及材料内纳米TiO2粒子的分布情况。老化处理后的试件，拉伸强度参照ASTM D638—03[18]标准使用济南试金集团有限公司生产的MWD-50型万能力学实验机进行测试，每组6个重复试样(拉伸速度为5 mm·min−1)；冲击强度参照GB/T 104 3.1—2008[19]标准在河北承德试验机有限公司生产的XJJ-5型组合冲击试验机进行测试，每组10个重复试样。用美国Perkin Elmer公司生产的Q50型TGA analyzer，温度范围为0~800℃，在空气氛围中，升温速率为10℃/min，分析纳米TiO2-WF/PP复合材料的热稳定性能。根据国际照明委员会的规定采用NF333光度计测量颜色，在每个样品的五个位置测量标准色度参数(亮度L*，红-绿色度指数a*和黄-蓝色度指数b*)，并且颜色变化(ΔE)通过ASTM D 2244[20]标准计算：

    ΔE=(ΔL*2 + Δa*2 + Δb*2)1/2

    2.   结果与分析

    2.1   纳米TiO2粒子表面修饰机制和微观结构

    2.1.1   纳米TiO2粒子的粒径

    图1是改性前后纳米TiO2粒子的粒径分布。可知，改性前纳米TiO2粒子大多为100~140 nm，其中大部分粒子粒径为140 nm，粒径小于100 nm的粒子含量很少，这表明纳米TiO2粒子团聚现象严重；但经过硅烷偶联剂KH-570改性后，纳米TiO2粒子粒径的分布范围集中于55 nm附近，表明硅烷偶联剂KH-570对纳米TiO2分散效果良好。

    2.1.2   改性前后纳米TiO2的结构

    图2为硅烷偶联剂KH-570、未改性纳米TiO2颗粒和KH-570改性纳米TiO2颗粒的FTIR图谱。通过3 500 cm−1处的峰强弱可以看出，未改性的TiO2表面的—OH伸缩振动峰较强；经硅烷偶联剂KH-570处理的纳米TiO2，3 500~3 100 cm−1之间的宽吸收峰被削弱，表明水解的硅烷偶联剂KH-570的硅烷醇基团与纳米TiO2颗粒的表面羟基发生了反应；与未改性的TiO2相比，1 467 cm−1和2 950 cm−1附近的特征谱带归因于—C=C—的伸缩振动和—CH3的伸缩振动，在980~940 cm−1处的峰值属于Ti—O—Si的伸缩振动谱，表明硅烷偶联剂KH-570中的官能团接枝到纳米TiO2粒子表面[16]，使纳米TiO2粒子的团聚能力降低，使其在材料中分散更均匀。

    图  1  纳米TiO2的粒径分布
    Figure  1.  Particle diameter distribution of nano TiO2
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    图  2  纳米TiO2的FTIR图谱
    Figure  2.  FTIR spectra of nano TiO2
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    2.1.3   纳米TiO2的表面修饰机制

    图3为硅烷偶联剂KH-570表面改性纳米TiO2的机制。纳米TiO2粒子的表面存在大量的活性羟基，而羟基间产生的范德华力使粒子处于不稳定状态，导致了粒子的团聚，其纳米特性不能充分发挥出来；且其表面羟基也使纳米粒子具有亲水疏油性，不能在有机介质中良好分散。在酸性条件下，用硅烷偶联剂KH-570对纳米TiO2进行改性，能获得较高密度的功能化基团，有利于其在PP基体中分散。

    图  3  硅烷偶联剂KH-570表面改性纳米TiO2的机制
    Figure  3.  Mechanism of surface modification on nano TiO2 by silane coupling agent KH-570
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    2.1.4   纳米TiO2的微观结构

    图4为改性前后纳米TiO2的SEM图像。可以看出，改性前，纳米TiO2发生了明显的团聚，部分TiO2粒子已经团聚为块状体，粒径大且形貌不规整；对比经硅烷偶联剂KH-570改性后的TiO2粒子发现，粒子粒径减小，基本无明显团聚且分散均匀。表明硅烷偶联剂KH-570改性后TiO2粒子未发生团聚现象，或团聚现象不明显；同样反映出TiO2粒子表面经化学反应接枝后，由于粒子表面存在大分子链增加了纳米TiO2粒子之间团聚的阻力，从而降低了纳米粒子的团聚趋势。

    图  4  改性前后纳米TiO2的SEM图像
    Figure  4.  SEM images of nano TiO2 before and after modification
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    2.2   TiO2-WF/PP复合材料的力学性能

    图5是添加不同质量分数纳米TiO2的TiO2-WF/PP复合材料紫外加速老化后的力学强度变化。可知，紫外加速老化后，所有添加纳米TiO2的TiO2-WF/PP复合材料的力学强度均不同程度地下降。由图5(a)可知，添加纳米TiO2粒子的TiO2-WF/PP复合材料的拉伸强度比未添加的高。改性纳米TiO2质量分数为1 wt%~3 wt%时，TiO2-WF/PP复合材料的拉伸强度逐渐增大；纳米TiO2颗粒的质量分数为3 wt%时，拉伸强度达到最大值42.3 MPa，提高幅度最大为35.6%；继续增加纳米TiO2含量后拉伸强度有一定程度的下降，这是由于粒子出现团聚现象，其纳米特性不能充分发挥出来。未添加纳米TiO2的WF/PP复合材料在2 000 h后的拉伸强度下降幅度最大，为20.2%；而添加抗老化剂纳米TiO2的TiO2-WF/PP复合材料的弯曲强度在每个老化时间段内的下降幅度均小于对照样，当纳米TiO2的质量分数为2 wt%时，拉伸强度下降幅度最小，为10.0%。

    图  5  TiO2-WF/PP复合材料紫外加速老化后力学强度变化
    Figure  5.  Mechanical strength changes of TiO2-WF/PP composites after ultraviolet-accelerated aging
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    由图5(b)可知，当纳米TiO2质量分数的3 wt%时，TiO2-WF/PP复合材料的冲击强度为7.6 kJ·m−2，与未添加TiO2的WF/PP复合材料相比提高了32.0%；纳米TiO2质量分数大于3 wt%时，TiO2-WF/PP复合材料的冲击强度也开始下降。由于纳米TiO2的桥梁作用，WF/PP的界面相容性提高，界面粘结力变大，当材料受到冲击时，WF从基体中被拔出时阻力增大，在拔出过程中能够吸收更多的冲击能量，这在宏观上表现为复合材料试件的冲击强度增大。纳米TiO2粒子的添加，也增强了PP基体的韧性，同时和木纤维形成协同效应，减小了WF对PP基体韧性的影响，从而增强了WF/PP复合材料的耐冲击性能。在复合材料老化后，冲击性能发生变化。老化2 000 h后，未添加纳米TiO2的WF/PP复合材料的冲击强度下降幅度最大，为22.6%；而TiO2质量分数为3 wt%时，TiO2-WF/PP复合材料的冲击强度下降幅度最小，为12.6%。这是由于紫外加速老化对表层的破坏在一定程度上削弱了复合材料的力学性能，产生的裂缝降低了应力在材料内部的传递效率从而降低复合材料的力学性能；由于纳米TiO2屏蔽了大量的紫外线，延缓了PP塑料老化所要经历的各阶段的发生及木质素、纤维素的降解，减缓了PP的老化。使材料的老化程度降低，从而保持材料的力学强度[21-23]。

    2.3   TiO2-WF/PP复合材料老化后表面形貌

    图6为TiO2-WF/PP复合材料老化后的SEM图像。随着老化时间的延长，复合材料试件的裂纹越来越明显。试件在紫外老化1 000 h后，对照样WF/PP复合材料表面出现明显的裂纹，TiO2-WF/PP复合材料表面相对较完整；而在紫外老化2 000 h后，对照样WF/PP复合材料表面的裂纹变大变深，TiO2-WF/PP复合材料表面也出现裂纹；但与对照样相比表面损害相对较小，纳米TiO2质量分数为3 wt%时，试件表面裂纹最小，说明TiO2能增强WF/PP复合材料抗紫外线的能力，即抗老化效果最好。加入纳米TiO2可以改善TiO2-WF/PP复合材料紫外老化时的裂痕程度。但是随着时间的推移，纳米TiO2亦将被慢慢地消耗，WF/PP复合材料的某些部位也会在紫外线等的作用下发生降解，不断积累致使其在宏观上出现开裂等现象。因此，纳米TiO2是在一定时间内降低了WF和PP的降解速度，延缓了其降解速率。

    图  6  TiO2-WF/PP复合材料老化后的SEM图像
    Figure  6.  SEM images of TiO2-WF/PP composites after aging
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    2.4   TiO2-WF/PP复合材料的微观结构

    图7为纳米TiO2-WF/PP复合材料试件断面的SEM图像。由图7(a)可知，试件断面不光滑，具有较多孔洞和间隙，这是WF从PP基体拉出时留下的；对比图7(b)可见，加入纳米粒子后，孔洞变少，TiO2已填充到孔洞间隙中；由图7(c)和图7(d))可知，TiO2粒子已很好地填充到了WF中，没有明显的孔洞，说明TiO2经过分散改性后，增加了TiO2与PP之间的界面相容性，TiO2被PP完全包覆，与WF间结合力大大提高，从而使WF很难从基体中拉出，故TiO2-WF/PP复合材料的冲击性能得到提高。并且随着TiO2质量分数的增大，TiO2粒子开始发生一定程度的团聚，使纳米特性不能充分发挥。图8为TiO2的能谱分析。通过能谱测试，检测出图8中的粒子为TiO2粒子。

    图  7  TiO2-WF/PP复合材料断面的SEM图像
    Figure  7.  SEM images of fracture surface of TiO2-WF/PP composites
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    图  8  TiO2的能谱分析
    Figure  8.  Energy spectrum analysis of TiO2
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    2.5   TiO2-WF/PP复合材料老化前后的结构

    图9为含不同质量分数改性纳米TiO2颗粒的TiO2-WF/PP复合材料老化前后的FTIR图谱。在紫外加速老化后，TiO2-WF/PP复合材料表面的官能团发生了变化。在1 620 cm−1附近的C=O伸缩振动峰都增强，说明紫外老化后TiO2-WF/PP复合材料表面发生了氧化；在1 018 cm−1附近的纤维素和半纤维素C—O伸缩振动峰在老化时长增大后减弱，说明TiO2-WF/PP复合材料表面的纤维素和半纤维素减少；未添加TiO2的WF/PP复合材料中C=O伸缩振动峰的强度高于TiO2质量分数为3 wt%的TiO2-WF/PP复合材料，表明改性纳米TiO2能吸收部分紫外光有效地降低紫外老化引起的表面氧化。

    图  9  TiO2-WF/PP复合材料的FTIR图谱
    Figure  9.  FTIR spectra of TiO2-WF/PP composites
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    2.6   TiO2-WF/PP复合材料的颜色变化

    图10为TiO2-WF/PP复合材料的表面颜色随老化时间的变化关系。主要考察木塑复合材料表面的颜色变化ΔE，色差测试以老化复合材料的测试值为基准，其值越大颜色变化越大，褪色越严重，老化程度越大[23]。可知，TiO2-WF/PP复合材料在老化后颜色均发生变化，且随着老化时间的增加ΔE增大。在紫外光照射下，木粉中的木质素对紫外光极其敏感，受到紫外光辐射发生光降解反应，生成H2O2基团、羰基等发色官能团和自由基[24-25]，这些发色基团使复合材料发生褪色。添加纳米TiO2的TiO2-WF/PP复合材料在各阶段ΔE均低于对照样WF/PP复合材料。

    图  10  TiO2-WF/PP复合材料表面颜色随老化时间的变化
    Figure  10.  Surface color change of TiO2-WF/PP composites with aging time
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    图11为未添加和添加TiO2的WF/PP复合材料老化1 500 h后表面颜色的变化。可以看出，当纳米TiO2质量分数为3 wt%时, TiO2-WF/PP复合材料表面老化前后颜色变化相对较小。这说明添加一定量的纳米TiO2能抑制木粉的光降解及PP分子链断裂，在一定程度上保护复合材料，从而使TiO2-WF/PP复合材料颜色变化减弱，老化程度降低。

    图  11  未添加和添加TiO2的WF/PP复合材料老化1 500 h后表面颜色变化
    Figure  11.  Surface color change of WF/PP composites without and with TiO2 after aging for 1 500 h
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    2.7   TiO2-WF/PP复合材料的热稳定性

    图12为不同纳米TiO2质量分数的TiO2-WF/PP复合材料的TG曲线。其热降解大体为两个主要质量损失区域。在200～350℃时，复合材料热降解比较剧烈，但分解速率基本相同；在350℃时，复合材料残留率为40%～45%，质量损失率为55%～60%；而在350～480℃发生第二阶段的热降解，这一阶段实质是PP在发生热降解。通过TG曲线对比，随着改性TiO2质量分数的增加，TiO2-WF/PP复合材料的热稳定性显著提高，TiO2质量分数达到5 wt%时，复合材料的质量残留率为25%，因此纳米TiO2质量分数对WF/PP复合材料的热稳定性能影响明显，随着纳米TiO2质量分数的增大，复合材料的稳定性能提高[26]。这是由于TiO2颗粒能够吸收能量，延缓WF/PP复合材料的升温速率，使材料降解过程延长。

    图  12  TiO2-WF/PP复合材料的TG曲线
    Figure  12.  TG curves of TiO2-WF/PP composites
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    3.   结 论

    (1)用硅烷偶联剂KH-570对纳米TiO2颗粒表面改性，使粒径由140 nm降为50 nm，降低了纳米TiO2粒子的团聚，使其在木纤维/聚丙烯（WF/PP）复合材料中均匀分散。

    (2)当老化时长为2 000 h、改性纳米TiO2颗粒的质量分数为3 wt%时，TiO2-WF/PP复合材料的力学性能最优。TiO2-WF/PP复合材料的拉伸强度降低10%、冲击强度降低12.6%。未加入纳米TiO2颗粒的WF/PP复合材料，则分别下降20.2%和22.6%。

    (3)添加改性纳米TiO2颗粒的TiO2-WF/PP复合材料具有更高的抗紫外稳定性；改性纳米TiO2颗粒的质量分数为3 wt%时，色差的数值为25，对照样WF/PP复合材料色差的数值为37，表明改性纳米TiO2在一定程度上抑制了WF的光降解及PP分子链断裂，从而保护了材料的性能。

    (4)添加改性纳米TiO2粒子的WF/PP复合材料热稳定性得到提高。

  • 图  1   纳米TiO2的粒径分布

    Figure  1.   Particle diameter distribution of nano TiO2

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    图  2   纳米TiO2的FTIR图谱

    Figure  2.   FTIR spectra of nano TiO2

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    图  3   硅烷偶联剂KH-570表面改性纳米TiO2的机制

    Figure  3.   Mechanism of surface modification on nano TiO2 by silane coupling agent KH-570

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    图  4   改性前后纳米TiO2的SEM图像

    Figure  4.   SEM images of nano TiO2 before and after modification

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    图  5   TiO2-WF/PP复合材料紫外加速老化后力学强度变化

    Figure  5.   Mechanical strength changes of TiO2-WF/PP composites after ultraviolet-accelerated aging

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    图  6   TiO2-WF/PP复合材料老化后的SEM图像

    Figure  6.   SEM images of TiO2-WF/PP composites after aging

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    图  7   TiO2-WF/PP复合材料断面的SEM图像

    Figure  7.   SEM images of fracture surface of TiO2-WF/PP composites

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    图  8   TiO2的能谱分析

    Figure  8.   Energy spectrum analysis of TiO2

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    图  9   TiO2-WF/PP复合材料的FTIR图谱

    Figure  9.   FTIR spectra of TiO2-WF/PP composites

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    图  10   TiO2-WF/PP复合材料表面颜色随老化时间的变化

    Figure  10.   Surface color change of TiO2-WF/PP composites with aging time

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    图  11   未添加和添加TiO2的WF/PP复合材料老化1 500 h后表面颜色变化

    Figure  11.   Surface color change of WF/PP composites without and with TiO2 after aging for 1 500 h

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    图  12   TiO2-WF/PP复合材料的TG曲线

    Figure  12.   TG curves of TiO2-WF/PP composites

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    表  1   TiO2-木质纤维/聚丙烯（TiO2-WF/PP）复合材料的主要成分

    Table  1   Ingredients for TiO2-wood fiber/polypropulene(TiO2-WF/PP) composites

    SampleModified TiO2/wt%WF/wt%PP/wt%ZnO/wt%CaCO3/wt%Stabilizer/wt%
    002966.50.531
    112965.50.531
    222964.50.531
    332963.50.531
    442962.50.531
    552961.50.531
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-06-26
  • 录用日期:  2019-08-26
  • 网络出版日期:  2019-09-29
  • 刊出日期:  2020-06-14

目录

摘要
HTML全文

  • 1.   实验方法

  • 1.1   原材料

  • 1.2   TiO2-WF/PP复合材料的制备

  • 1.2.1   偶联剂改性纳米TiO2
  • 1.2.2   复合材料制备

  • 1.3   TiO2-WF/PP复合材料的老化处理

  • 1.3.1   测试标准
  • 1.3.2   老化方法

  • 1.4   表征方法

  • 2.   结果与分析

  • 2.1   纳米TiO2粒子表面修饰机制和微观结构

  • 2.1.1   纳米TiO2粒子的粒径
  • 2.1.2   改性前后纳米TiO2的结构
  • 2.1.3   纳米TiO2的表面修饰机制
  • 2.1.4   纳米TiO2的微观结构

  • 2.2   TiO2-WF/PP复合材料的力学性能

  • 2.3   TiO2-WF/PP复合材料老化后表面形貌

  • 2.4   TiO2-WF/PP复合材料的微观结构

  • 2.5   TiO2-WF/PP复合材料老化前后的结构

  • 2.6   TiO2-WF/PP复合材料的颜色变化

  • 2.7   TiO2-WF/PP复合材料的热稳定性

  • 3.   结 论

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