木质素/高密度聚乙烯复合材料的遮色及力学性能*

邱学青　陈建浩　蔡振和　周明松†

(1.华南理工大学 化学与化工学院， 广东 广州 510640； 2.华南理工大学 制浆造纸工程国家重点实验室，广东 广州 510640)



木质素/高密度聚乙烯复合材料的遮色及力学性能*

邱学青1,2陈建浩1蔡振和1周明松1†

(1.华南理工大学 化学与化工学院， 广东 广州 510640； 2.华南理工大学 制浆造纸工程国家重点实验室，广东 广州 510640)

采用不同的着色剂对木质素/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料进行遮色研究，结果表明，氧化铁的加入可以显著遮蔽木质素/HDPE复合材料的黑色，从而得到红色的复合材料，但其力学性能较差.通过添加不同的塑料助剂制备性能优良的红色复合材料并进行力学性能测试，发现添加了1 phr硬脂酸铝的红色复合材料的断裂拉伸应变达到102.43%，比未添加硬脂酸铝时的断裂拉伸应变提高了一倍；熔融指数测试表明红色复合材料具有良好的流动性能；热氧老化测试表明红色复合材料具有良好的抗热分解性能；流变行为研究表明制备的红色复合材料属于假塑性流体，硬脂酸铝的加入有利于复合材料表观黏度的降低；SEM分析表明木质素和氧化铁填料在HDPE相中达到了均匀分散.

木质素；高密度聚乙烯；着色剂；红色复合材料；氧化铁

近年来，由于化石能源危机问题和环境问题的不断深化，寻找可再生的资源来促进能源多元化及缓解环境问题显得尤为重要.来源于制浆造纸废液的可再生天然生物质资源木质素，以其来源丰富、再生更新速度快、可降解等优势而迅速成为研究的关注点[1- 6]；同时，来源于化石资源的塑料树脂的需求量仍在逐年递增，而在塑料加工过程中需要添加适当的填充剂以减少塑料树脂的用量.因此，木质素作为填料与塑料树脂进行共混的应用研究备受研究学者的关注[7- 10].

作为塑料树脂产量居于首位的聚乙烯树脂，其与木质素共混的应用更是备受国内外学者的关注.Alexy等[11]研究了天然聚合物木质素与聚乙烯共混制备复合材料，结果表明，木质素的加入降低了复合材料的拉伸强度，但提高了聚乙烯的热稳定性，同时能促进聚乙烯的光降解，从而缓解了塑料树脂难降解的问题.Alexy等[12]还在木质素/聚乙烯复合材料中添加乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)进行共混，发现EVA的加入可以提高复合材料的机械性能，加入10% EVA的复合材料的拉伸强度提高了1倍，断裂伸长率提高了13倍.周建等[13]研究了天然可降解的木质素与低密度聚乙烯-EVA(LDPE-EVA)的共混性能，发现在增容剂LDPE-g-MAH的作用下，木质素均匀地分散于LDPE-EVA基体中，说明两者具有良好的相容性；用马来酸酐接枝聚丙烯(PP)作为增容剂也能改善复合材料的相容性和力学性能，木质素用量较大的复合材料的力学性能仍有显著的改善.笔者所在课题组的前期工作中，周明松等[14]研究了球磨、气流粉碎和喷雾干燥对木质素/低密度聚乙烯复合材料力学性能的影响，发现随着木质素含量的增加，木质素/LDPE复合材料的拉伸强度先上升后下降，木质素含量为40%时拉伸强度最大；且由气流粉碎木质素和喷雾干燥木质素制备的复合材料的拉伸强度普遍大于9.5 MPa，说明木质素起到了增强作用.周明松等[15]还研究了增塑剂对碱木质素/HDPE复合材料性能的影响，发现邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、环氧大豆油(ESO)都能提高复合材料的断裂拉伸应变，其中添加7.5 phr DOP的复合材料的断裂拉伸应变比未添加增塑剂的样品高62.4%.

木质素与聚乙烯树脂共混的应用已被广泛研究，其力学性能已达到较好的水平，但是制备出的复合材料为黑色，因颜色单调暗沉导致其在很多领域无法应用，故未能得到大规模的工业应用，且目前关于木质素/聚乙烯复合材料颜色方面的研究仍鲜有报道.因此，结合笔者所在课题组关于复合材料的前期研究工作，文中采用不同的着色剂来改善木质素/HDPE复合材料的外观颜色，得到颜色鲜艳的红色复合材料，但其性能因着色剂的加入而降低，故文中通过添加不同塑料助剂来提高其力学性能，以获得颜色鲜艳、性能优良的红色复合材料，同时还研究了红色复合材料的熔融指数、热氧老化、流变性能及微观形貌.

1　实验原料和方法

1.1实验原料

碱木质素(松木碱法制浆黑液经酸析提纯所得)，湖南顺泰发展科技有限公司生产.高密度聚乙烯(HDPE，5621D)，中海壳牌石油化工有限公司生产，所使用的HDPE性能参数如表1所示.

表1　HDPE的性能参数

邻苯二甲酸二辛酯(DOP，AR)，天津市致远化学试剂有限公司生产;硬脂酸(AR)，成都市科龙化工试剂厂生产;硬脂酸铝(AR)，天津市科密欧化学试剂有限公司生产;硅烷偶联剂(KH570，AR)、氧化铁(AR)，上海市国药集团化学试剂有限公司生产;二氧化钛(AR)，广州光华大试剂厂生产.

分散蓝79、酸性湖兰A、酸性荧光蓝AX、酸性艳红AXJ、碱性湖蓝BB、碱性品蓝AL、阳离子黄X-2RL、活性嫩黄X-6G及酞菁蓝均为工业级，由成都化夏化学试剂有限公司生产.

1.2碱木质素的提纯和预处理

将碱木质素粉碎之后用蒸馏水重复洗涤，直至洗涤液电导率低于10 μS/cm.然后将洗涤过的碱木质素放入55 ℃下的鼓风干燥箱中烘干备用.

采用QM-3SP2型行星式球磨机(南京大学仪器厂生产)将烘干后的碱木质素进行球磨粉碎，并采用100目筛进行筛分，将得到的碱木质素粉末采用BPQ-50型气流粉碎机(上海化三粉体设备有限公司生产)进一步气流粉碎.气流粉碎条件如下：进料速度300 g/h，粉碎进气口压强0.6 MPa，出口处压强0.6 MPa.将气流粉碎后的碱木质素粉末置于80 ℃的恒温干燥箱烘干24 h，取出后密封备用.

将气流粉碎后的碱木质素与一定量的着色剂、塑料助剂在Comfort HR 1 727型旋转破碎机(荷兰PHILIPS公司生产)中混合均匀后取出，然后置于55 ℃鼓风干燥箱中烘干24 h，得到的碱木质素预处理粉末即可直接用于复合材料的制备.

1.3木质素/HDPE复合材料的制备

预热XKS型开放式炼塑机(无锡市第一橡塑机械有限公司生产)至160 ℃，达到设定温度后恒温30 min.称取一定量的HDPE，倒入炼塑机双辊中进行熔融炼胶2 min，然后将制备的碱木质素粉末均匀地倒入双辊中与熔融HDPE混炼.混炼8 min后将得到的复合样品置于QLB-250/Q型平板硫化机(无锡市第一橡塑机械有限公司生产)上压制成型.热压条件为：温度160 ℃，压力15 MPa，时间10 min；冷压条件为：室温，压力15 MPa，时间20 min.

1.4复合材料性能测试

1.4.1力学性能测试

复合材料的拉伸强度、断裂拉伸应变按照国家标准(GB/T 1040.1—2006/ISO 527-1:1993)进行测试，利用WZY-240型万能制样机(无锡市第一橡塑机械有限公司生产)制备测试样条，采用CMT型电子万能试验机(美特斯工业系统有限公司生产)进行测试，夹具上升速率为10 mm/min.

1.4.2外观颜色测试

复合材料外观颜色的测量根据国家标准(GB 3979—83)进行，利用X-Rite 530色差仪进行测试，并用国际照明委员会(CIE)推荐的CIEL*a*b*色彩空间进行表示，其中L*为明度值，a*、b*为色度值.

1.4.3熔融指数测试

根据热塑性塑料熔体流动速率测定的国家标准(GB/T 3682—2000/ISO 1133:1997)，采用Extrusion Plastometer熔指仪(美国Tinius Olsen公司生产)进行测试.测试条件为：温度190 ℃，标准口模毛细管直径0.2 cm，负荷5 000 g.

1.4.4热氧老化性能测试

根据塑料热氧老化试验方法的国家标准(GB/T 7141—2008)，采用UA-2071B型热氧老化试验机(台湾优肯科技股份有限公司生产)进行热氧老化试验，老化后的试片再进行力学性能测试.热氧老化条件为：温度100 ℃，时间72 h.

1.4.5流变性能测试

切取10 mm×10 mm×4 mm的试样，采用HAAKE MARS Ⅲ型流变仪(德国Thermo Fisher公司生产)进行流变性能测试.实验条件为：温度190 ℃，稳态剪切速率范围0.01～100 s-1.

1.4.6SEM微观形貌观察

取50 mm×10 mm×4 mm的复合材料试样置于液氮中冷却15 min，取出脆断，得到复合材料脆断面.对脆断面进行喷金，然后采用Quanta 200型环境扫描电子显微镜(荷兰FEI公司生产)观察复合材料断面的微观结构.

2　实验结果与讨论

2.1着色剂对木质素/HDPE复合材料的颜色和力学性能的影响

采用分散蓝79、酸性湖兰A、酸性荧光蓝AX、酸性艳红AXJ、碱性湖蓝BB、碱性品蓝AL、阳离子黄X-2RL、活性嫩黄X-6G等染料及酞菁蓝、二氧化钛、氧化铁等颜料色剂来改善复合材料的外观颜色并测试其力学性能，结果如表2所示.

从表2中可以看出，添加20 phr木质素的复合材料B的外观颜色为黑色，断裂拉伸应变比材料A大约下降了182个百分点，但两者的拉伸强度相近.这是由于木质素结构中的酚羟基等在高温混炼的过程中被空气中的氧气氧化，导致添加木质素后的复合材料呈黑色.在颜色测量中，样品B的明度值L*为5.49，色度值a*、b*均接近0，表明复合材料呈现深黑色的外观；同时木质素的加入增大了HDPE链之间的相对滑动所受的摩擦阻力，再加上木质素本身的自聚集令其在HDPE相中容易团聚，阻碍了应力的传递和HDPE分子链的移动.上述作用便导致木质素的复合材料呈黑色且力学性能一般.

为了改善木质素复合材料的黑色，文中研究了不同着色剂对木质素复合材料的影响，从表1中可以看出:添加了氧化铁的木质素复合材料C的明度值L*为11.84，a*值为14.93，b*值为9.32，外观呈红色；添加二氧化钛的木质素复合材料D的明度值L*为37.82，a*值为7.34，b*值为10.92，外观呈灰色；而添加分散蓝79、酸性湖兰A、酸性荧光蓝AX、酸性艳红AXJ、碱性湖蓝BB、碱性品蓝AL、阳离子黄X-2RL、活性嫩黄X-6G等染料及酞菁蓝的复合材料仍呈黑色，且综合力学性能都出现不同程度的下降.这是由于分散蓝79、酸性湖兰A等染料和酞菁蓝在高温下不稳定，其发色基团结构可能会发生改变，同时自身的遮色能力也不强，所以制备出的复合材料仍是黑色.而氧化铁和二氧化钛为无机颜料，其遮色能力强，能遮盖住木质素被氧化后的黑色，同时氧化铁在复合材料中显示出自身的红色，使得制备的复合材料呈红色.由于红色复合材料比灰色复合材料具有更好的韧性，且颜色鲜艳，因此文中将红色复合材料作为进一步研究的对象.

表2　不同着色剂对复合材料力学性能及外观颜色的影响

表3给出了不同氧化铁含量对木质素复合材料性能的影响.从表中可以看出,随着氧化铁含量的增加，复合材料的明度值L*以及色度值a*和b*都略有上升，但肉眼难以观察到材料的外观颜色变化.复合材料的断裂拉伸应变出现下降的趋势，这是由于氧化铁的加入进一步增大了HDPE分子链间的摩擦，阻碍了分子链的传动，因此出现断裂拉伸应变下降的现象.当添加5 phr氧化铁的木质素复合材料的拉伸强度达到26.22 MPa时，断裂拉伸应变相对于未添加氧化铁的样品B降低了35.32个百分点.由于制备出的红色复合材料的综合力学性能未能满足吹塑工艺对材料基本力学性能的要求，因此不具备高应用价值.文中通过研究不同塑料助剂对红色复合材料性能的影响以得到性能优良的红色复合材料，选用样品N为研究对象.

表3　不同氧化铁含量对复合材料力学性能及外观颜色的影响

2.2红色木质素/HDPE复合材料的制备及性能研究

2.2.1塑料助剂对复合材料力学性能的影响

表4给出了不同塑料助剂对红色复合材料性能的影响.从表中可看出，加入塑料助剂后红色复合材料Q、R、S、T的断裂拉伸应变得到了不同程度的提高，但拉伸强度有所降低.这是由于偶联剂KH570的加入可以改善HDPE和木质素、氧化铁之间的界面性能，提高界面的相容性；而DOP与木质素及HDPE之间的相互作用可以减少木质素、氧化铁粉末在HDPE相中的团聚，从而降低了HDPE的分子链流动阻力[15]；硬脂酸和硬脂酸铝的加入可以降低木质素、氧化铁粉末与HDPE相界面之间的摩擦力.因此,添加的塑料助剂可以不同程度地提高红色复合材料的断裂拉伸应变，其中硬脂酸铝的改善效果大大优于硬脂酸，这主要是由于硬脂酸铝含有3个硬脂酸基，在HDPE相与木质素、氧化铁粉末之间的润滑作用更明显.选取改善效果最佳的硬脂酸铝作为研究对象，添加不同含量的硬脂酸铝的红色复合材料力学性能如表4所示，随着硬脂酸铝含量的增加，红色复合材料的断裂拉伸应变下降到一个稳定值，拉伸强度也有所降低，但综合力学性能比未添加塑料助剂的红色复合材料N有所提高，其中添加1 phr硬脂酸铝的红色复合材料的断裂拉伸应变提高了50.84个百分点.综合考虑得出样品T的综合力学性能最佳.

2.2.2红色木质素/HDPE复合材料的熔融指数

熔融指数表征塑料加工时的流动性，具有重要的意义.文中研究了添加不同含量硬脂酸铝的红色复合材料的熔融指数，结果如表5所示.从表中可以看出，添加氧化铁的红色复合材料的熔融指数为0.050 g/min，而添加硬脂酸铝的红色复合材料的熔融指数均大于0.080 g/min.这说明氧化铁加入后红色复合材料的流动性较差，而添加硬脂酸铝后红色复合材料的流动性变好，有助于降低加工复合材料时的加工难度.其中硬脂酸铝的加入量对熔融指数的影响不大.

表4　不同塑料助剂对复合材料力学性能的影响

表5　红色复合材料的熔融指数

2.2.3红色木质素/HDPE复合材料热氧老化后的力学性能

热具有很高的活性，受热可加速聚合物分子的运动，从而引起聚合物的降解和交联，使其性能降低，因此，文中研究了热氧老化对红色复合材料力学性能的影响，结果如表6所示.从表中样品A和W的力学性能参数可知：热氧老化后的HDPE力学性能大幅度下降，呈现脆性断裂；与样品N、T相比，热氧老化后红色复合材料X、Y的力学性能有小幅度提高，这是因为红色复合材料的木质素中含有受阻酚的结构[16]，能够捕获自由基，从而降低了HDPE链段被热氧化降解的可能性，此外光照引起的自由基反应可能使木质素发生聚合而形成新的高分子物质，从而提高了复合材料的力学性能.

2.2.4红色木质素/HDPE复合材料的流变性能

由于聚合物在加工过程中需在熔融状态下流动，因此，研究红色复合材料的流变行为可以为聚合物加工成型提供流动性、黏度等重要的信息.文中研究了不同硬脂酸铝含量的红色复合材料的稳态流变行为，其表观黏度(η)随剪切速率(γ)的变化曲线如图1所示.

由图1可见，添加氧化铁的红色复合材料的表观黏度远大于空白HDPE的，这将不利于复合材料在后期加工过程中的流动，因此，对比图1中样品N与T、U、V可知，硬脂酸铝的加入降低了红色复合材料的表观黏度，虽未能达到类似空白HDPE的表观黏度，但已具有良好的流动性能.从图1中还可以看出，在低剪切速率(0.1 s-1<γ<0.2 s-1) 下，样品A、N、T、U、V的表观黏度几乎不变，当剪切速率逐渐增加时，表观黏度逐渐减小，表现出“剪切变稀”的流变行为，说明红色复合材料熔体是假塑性流体.对比未添加硬脂酸铝的红色复合材料，添加了硬脂酸铝的样品T、U、V的流动性明显提高，但硬脂酸铝的添加量对红色复合材料流动性的影响较小.

图1　红色复合材料的表观黏度-剪切速率曲线

样品HDPE添加量/phr木质素添加量/phr着色剂塑料助剂名称添加量/phr名称添加量/phr拉伸强度/MPa断裂拉伸应变/%是否热氧老化A10000022.33±0.91269.10±25.82否N8020氧化铁5026.22±0.1151.59±11.56否T8020氧化铁5硬脂酸铝118.75±0.67102.43±17.69否W80200018.58±0.3010.22±2.58是X8020氧化铁5027.83±0.2348.38±5.18是Y8020氧化铁5硬脂酸铝118.16±0.48137.80±20.75是

根据Carreau模型来拟合图1中的η-γ流变曲线，其表达式为

(1)

2.2.5红色木质素/HDPE复合材料的SEM分析

添加硬脂酸铝后红色复合材料具有良好的综合力学性能，因此文中将添加不同含量硬脂酸铝的红色复合材料用液氮脆断，对红色复合材料的脆断面进行SEM分析，结果如图2所示.从图中可以看出，在样品N、T、U、V中的木质素、氧化铁粉末分散均匀，无明显团聚现象，这说明木质素、氧化铁粉末与HDPE在双辊炼胶机混炼过程中达到了充分的混合.对比未添加塑料助剂的样品N,样品T、U、V的断面更为粗糙，表明红色复合材料的韧性增加，提高了断裂拉伸应变，具有良好的形变能力；另外，从样品T、U、V的断面可以看到红色复合材料在脆断时因木质素颗粒脱落而留下的细微孔洞.由于硬脂酸铝的加入可以降低木质素颗粒和HDPE分子链之间的摩擦阻力，宏观体现为添加了硬脂酸铝的红色复合材料的韧性得到了提高，在SEM照片中体现为断面的粗糙程度增加，细微孔洞增加.从图2中还可以看出，样品T的断面比样品U、V的粗糙，这也说明样品T的韧性较样品U、V的好，与力学性能分析结果一致.

表7　红色复合材料的Carreau 模型拟合参数

3　结论

文中探讨了木质素/HDPE复合材料的遮色和力学性能，主要得出以下结论：

(1)氧化铁着色剂能改善木质素/HDPE复合材料的黑色，制备出红色的复合材料；二氧化钛亦能改善木质素/HDPE复合材料的黑色，制备出灰色复合材料；但添加分散蓝79、酸性湖兰A、酸性荧光蓝AX、酸性艳红AXJ、碱性湖蓝BB、碱性品蓝AL、阳离子黄X-2RL、活性嫩黄X-6G等染料及酞菁蓝的复合材料仍呈黑色.

(2)添加1 phr硬脂酸铝后红色复合材料具有良好的力学性能；熔融指数测试表明红色复合材料具有良好的流动性能；热氧老化测试表明红色复合材料具有良好的抗热分解性能；流变行为测试表明红色复合材料为假塑性流体，具有相对较低的表观黏度；SEM分析表明木质素、氧化铁、HDPE三相混合均匀，且分析结果与力学性能结果一致.由此可知，文中制备出的红色复合材料是一种性能优良的、环境友好的、绿色新型的复合材料.

[1]OUYANG X P,QIU X Q,LOU H M,et al.Corrosion and scale inhibition properties of sodium lignosulfonate and its potential application in recirculating cooling water system [J].Industrial & Engineering Chemistry Research,2006,45(16):5716- 5721.

[2]OUYANG X P,KE L X,QIU X Q,et al.Sulfonation of alkali lignin and its potential use in dispersant for cement [J].Journal of Dispersion Science and Technology,2009,30(1):1- 6.

[3]周明松，杨东杰，邱学青.不同来源木质素磺酸钠对水煤浆流变特性的影响 [J].高校化学工程学报,2007,21(3):386- 391.

ZHOU Ming-song,YANG Dong-jie,QIU Xue-qing,et al.Effect of the sodium lignosulphonate from different material on rheological behavior of coal water slurry [J].Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities,2007,21(3):386- 391.

[4]DIZHBITE T D T,ZAKIS G Z G,KIZIMA A K A,et al.Lignin：a useful bioresource for the production of sorption-active materials [J].Bioresource Technology,1999,67(3):221- 228.

[5]欧阳新平,战磊,陈凯,等.木质素改性酚醛树脂胶粘剂的制备 [J].华南理工大学学报(自然科学版),2011,39(11):22- 26.

OUYANG Xin-ping,ZHAN Lei,CHEN Kai,et al.Preparation of lignin-modified phenol-formaldehyde resin adhesive [J].Journal of South China University of Technology(Natural Science Edition),2011,39(11):22- 26.

[6]杨东杰,邱学青,庞煜霞,等.木质素磺酸盐外加剂对水泥砂浆性能的影响 [J].华南理工大学学报(自然科学版),2008,36(3):26- 31.

YANG Dong-jie,QIU Xue-qing,PANG Yu-xia,et al.Effect of modified lignosulfonates additive on properties of cement mortar [J].Journal of South China University of Technology(Natural Science Edition),2008,36(3):26- 31.[7]KHARADE A Y,KALE D D.Lignin-filled polyolefins [J].Journal of Applied Polymer Science,1999,72(10):1321- 1326.[8]PUCCIARIELLO R,VILLANI V,BONINI C,et al.Physical properties of straw lignin-based polymer blends [J].Polymer,2004,45(12):4159- 4169.

[9]POUTEAU C,BAUMBERGER S,CATHALA B,et al.Lignin-polymer blends:evaluation of compatibility by image analysis [J].Comptes Rendus Biologies,2004,327(9/10):935- 943.

[10]SAILAJA R R N,DEEPTHI M V.Mechanical and thermal properties of compatibilized composites of polyethylene and esterified lignin [J].Materials & Design,2010,31(9):4369- 4379.

[11]ALEXY P,KOSIKOVA B,PODSTRNSKA G.The effect of blending lignin with polyethylene and polypropylene on physical properties [J].Polymer,2000,41(13):4901- 4908.

[12]ALEXY P,KOSIKOVA B,CRKONOVA G,et al.Modification of lignin-polyethylene blends with high lignin content using ethylene-vinylacetate copolymer as modifier [J].Journal of Applied Polymer Science,2004,94(5):1855- 1860.

[13]周建,罗学刚.木质素/LDPE-EVA复合材料及其发泡材料的制备 [J].化工学报,2007,58(7):1834- 1839.

ZHOU Jian,LUO Xue-gang.Preparation of lignin/LDPE-EVA composition and foam [J].Journal of Industry and Engineering,2007,58(7):1834- 1839.

[14]周明松,孙章建,黄锦浩,等.不同预处理方法对木质素/低密度聚乙烯复合材料力学性能的影响 [J].高分子材料科学与工程,2013,29(7):39- 43.

ZHOU Ming-song,SUN Zhang-jian,HUANG Jin-hao,et al.Effect of different pretreatment to lignin on the mechanical properties of lignin/LDPE composites [J].Po-lymer Materials Science and Engineering,2013,29(7):39- 43.

[15]周明松,孙章建,杨东杰,等.增塑剂对碱木质素/HDPE复合材料性能影响研究 [J].高分子学报,2014(4):210- 217.

ZHOU Ming-song,SUN Zhang-jian,YANG Dong-jie,et al.The effect of plasticizer on the properties of alkali lignin/HDPE composites [J].Acta Polymerica Sinica,2014(4):210- 217.

[16]袁桂芳,苏胜培,舒友亮.造纸“黑液”在PVC/NBR热塑性弹性体中的应用 [J].塑料工业,2010(S0):136- 139.

YUAN Gui-fang,SHU Sheng-pei,SHU You-liang.Application of black liquor of paper industry in the PVC/NBR thermoplastic elastomer [J].China Plastics Industry,2010(S0):136- 139.

Color Masking and Mechanical Properties of Lignin/High-Density Polyethylene Composites

QIUXue-qing1,2CHENJian-hao1CAIZhen-he1ZHOUMing-song1

(1.School of Chemistry and Chemical Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, Guangdong, China;2.State Key Laboratory of Pulp and Paper Engineering, Guangzhou 510640, Guangdong, China)

In this paper, the influence of different colorants on the color masking properties of lignin/HDPE (High-Density Polyethylene) composites was investigated, finding that the black color of lignin/HDPE composites can be effectively masked after the addition of iron oxide and that red composites with poor mechanical properties can be obtained. Then, different plastic additives were used to prepare red composites with improved mechanical properties, and an elongation at break of 102.43% was reached with the addition of 1 phr aluminium stearate, which is two times that of the composites without aluminium stearate. Melt index test results show that the molten red composites are of good flowing properties. Thermo-oxidative aging test results indicate that the red composites possess good thermal decomposition resistance. Rheological investigation reveals that the prepared red composites are pseudo-plastic, with an apparent viscosity decreasing with the addition of aluminium stearate. And, SEM observation shows that lignin and iron oxide particles are homogeneously mixed in the HDPE phase.

lignin;high-density polyethylene; colorant; red composite; iron oxide

2015- 11- 12

国家自然科学基金重点项目(21436004)；国家自然科学基金资助项目(21476092);国家重点基础研究发展计划项目(2012CB215302)

邱学青(1965-)，男，教授，博士生导师，主要从事木质素的资源化利用研究.E-mail:xueqingqiu66@163.com

† 周明松(1980-)，男，博士，副研究员，主要从事木质素资源化利用的应用基础研究.E-mail:mszhou@scut.edu.cn

1000- 565X(2016)06- 0001- 08

TQ 31;TQ 32

10.3969/j.issn.1000-565X.2016.06.001

Foundation items: Supported by the Key Program of the National Natural Science Foundation of China(21436004)，the National Natural Science Foundation of China(21476092)and the National Program on Key Basic Research Project of China(2012CB215302)