硅烷偶联剂对咖啡渣的表面改性及其对咖啡渣/聚丙烯木塑复合材料性能的影响

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作   者：

宋文敏;  陈晨;  江明明;  李世奇;  蔡玉荣; 

作者机构：

浙江理工大学材料科学与工程学院; 

关键词：

咖啡渣;  力学性能;  熔融共混;  硅烷偶联剂;  聚丙烯;  木塑复合材料; 

期刊名称：

浙江理工大学学报

i s s n：

1673-3851

年卷期：

2023 年 49 卷 009 期

页   码：

560-565

摘   要：

为解决咖啡渣(Spent coffee grounds,SCG)与聚丙烯(Polypropylene,PP)界面相容性差的问题,研究3种不同类型的硅烷偶联剂改性SCG及其对SCG/PP木塑复合材料性能的影响.以3-氨丙基三甲氧基硅烷(3-aminopropyl trimethoxy-silane,KH540)、3-氨丙基三乙氧基硅烷(3-aminopropyl triethoxy-silane,KH550)和乙烯基三甲氧基硅烷(vinyl trimethoxy-silane,A171)这3种硅烷偶联剂作为表面改性剂,分别对SCG进行表面改性处理,并将改性SCG作为填料,通过熔融共混法制备了 SCG/PP木塑复合材料;采用场发射扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪和视频接触角仪对SCG的微观形貌、官能团特征和亲疏水性进行分析,并通过万能试验机、场发射扫描电子显微镜、热重分析仪、差示扫描量热仪、X射线衍射仪测试SCG/PP复合材料的力学性能、界面相容性、热稳定性、熔融结晶性能.结果表明:这3种硅烷偶联剂均成功接枝到SCG上,并有效提高了 SCG的疏水性,增强了 与PP之间的界面结合能力.3种硅烷偶联剂均可提高复合材料的拉伸强度,同时降低断裂伸长率;其中硅烷偶联剂A171改性制备的复合材料综合性能最好,拉伸强度比未经改性处理的SCG/PP复合材料提高48.6%,断裂伸长率仅下降4.4%.该研究可为解决SCG与PP界面相容问题及制备高性能SCG/PP复合材料提供参考.