竹炭(BC)属于多孔性生物质炭材料,比表面积大、环境友好等优点。本文以竹炭为主要原材料,聚丙烯(PP)为基体,乙酸-醋酸乙烯酯(EVA)和低密度聚乙烯(LDPE)为改性剂,再通过熔融共混、模压发泡成型的方法制备乙酸-醋酸乙烯酯/聚丙烯复合发泡材料(EVA/PP)、低密度聚乙烯/聚丙烯复合发泡材料(LDPE/PP)、竹炭/聚丙烯复合发泡材料(F-BC/PP),采用旋转流变仪、万能试验机、扫描电子显微镜(SEM)、差式扫描量热仪(DSC)、全自动压汞仪(MIP)等仪器,探究EVA和LDPE添加量、竹炭含量、竹炭粒径这四个因素对F-BC/PP复合材料的密度、力学性能、吸附性能等方面影响,并选取最优的工艺参数进行中试试验。论文的主要研究结果如下:(1)EVA添加量对PP发泡材料的发泡质量和力学性能有显著影响。当EVA的添加量在5 wt.%-10 wt.%时复合材料的泡孔密度达到9.0×10~6个/cm~3,泡孔直径为33μm左右,泡孔分布较均匀。EVA对发泡PP复合材料的力学性能也有显著改善,在EVA添加量在0 wt.%到30 wt.%时,随着EVA质量分数的增加,试样的抗弯强度先增大后减小,拉伸强度变化不明显。在EVA添加量为5%时,试样的抗弯强度达到15.5 MPa,提高了43%。EVA作为弹性体加入PP复合材料中没有改变PP的熔融结晶温度,但使复合材料的储能模量有所提高。(2)LDPE添加量对PP发泡材料的发泡质量和力学性能有一定影响。在LDPE质量分数在5wt.%-30wt.%之间时,当LDPE添加量为10%时,PP复合材料的泡孔质量较理想,泡孔密度从6000增加到7200个/cm~3,泡孔平均直径从224μm下降至186μm。从DSC测试中可以得出,LDPE的加入使PP的结晶度有所下降,混合体系的熔融和结晶温度相互靠近。通过旋转流变仪测试发现复合材料的储能模量下降,复合发泡材料的熔体强度没有提高。LDPE的加入使发泡PP复合材料的力学性能得到改善,在LDPE质量分数在5 wt.%-30 wt.%之间时,随着LDPE质量分数的增加,试样的抗弯强度先增大后减小,拉伸强度呈同样变化趋势。在LDPE添加量为5%时,试样的抗弯强度达到12.82 MPa。拉伸强度在添加量达到10%时提高了14%,为7.77MPa。(3)BC含量对F-BC/PP复合发泡材料的性能影响研究。制成的F-BC/PP材料中,通过傅里叶红外光谱测试和分析,得出BC与EVA改性后的PP(PP-e)未发生化学变化,从SEM图像可以看出BC与PP-e之间是物理结合,并形成机械互锁。BC添加量对F-BC/PP的密度、孔径尺寸及分布都有影响,随着BC添加量增加,F-BC/PP的密度增大,孔径尺寸变小。在BC加入10%时,F-BC/PP的泡孔尺寸分布最均匀,且抗弯强度达到最优为14.55 MPa,弹性模量1.07 GPa;在BC添加量达到50%时,因BC分布不均匀而导致泡孔尺寸跨距大,F-BC/PP的泡孔质量下降。通过SEM分析得出的,随着BC含量的增加,BC在复合材料中的存在形式由被包裹的状态转变成存在于表面,形成“网”状分布。(4)BC粒径(100目、200目、1000目)对F-BC/PP复合发泡材料的性能影响研究。随着BC粒径的减小,F-BC/PP复合发泡材料的孔隙率从16.36%提高到27.33%。当BC粒径100目时,F-BC/PP中泡孔尺寸较小且较少,但都为闭孔结构;在添加BC粒径为微米级时,F-BC/PP中泡孔尺寸分布为35μm～55μm之间,泡孔尺寸减小,同时分布较均匀。F-BC/PP的密度与力学强度都受到粒径的影响,在材料中泡孔少时,BC与PP配比占主要作用;在泡孔多时,泡孔分布及尺寸影响着材料的力学性能。(5)根据实验室的工艺参数进行中试生产是可行,BC/PP复合发泡板为“表面密实-中间发泡-背面密实”三层结构,其表面平整,外观良好,为炭塑复合发泡板的工业化生产提供支持。依照GB/T 24137-2009《木塑装饰板》)等相关国家标准进行测试,其抗弯强度达到17.87 MPa,弹性模量905 MPa、密度0.873 g/cm~3。