不同樹(shù)脂基木塑復(fù)合材料的性能對(duì)比

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1、不同樹(shù)脂基木塑復(fù)合材料的性能對(duì)比摘要：由于木塑復(fù)合材料中所用的木質(zhì)纖維填料一般只能承受200℃加工溫度，因此，木塑復(fù)合材料一般采用聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等加工溫度較低的熱塑性樹(shù)脂。基體樹(shù)脂類型不同時(shí)，木塑復(fù)合材料的性能差異較大。本文初步研究了基體樹(shù)脂類型及木質(zhì)纖維類型對(duì)木塑復(fù)合材料制品性能的影響規(guī)律，這對(duì)人們根據(jù)制品的應(yīng)用領(lǐng)域舍理地選擇基體樹(shù)脂和木質(zhì)纖維具有一定的參考價(jià)值。前言從廣義上講，木塑復(fù)合材料(wood／plasticcorn—posite，WPC)泛指任何含有木質(zhì)材料與熱固性塑料或熱塑性塑料的材料。其中熱固性塑料包括環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂等；而熱

2、塑性塑料則包括聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等?。通常由于木質(zhì)纖維的熱穩(wěn)定性有限(一般不超過(guò)200oC)，目前木塑復(fù)合材料所采用的基體樹(shù)脂一般僅限于加工溫度不高于200oC的各種熱塑性塑料。迄今為止，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的木塑復(fù)合材料采用最多的基體樹(shù)脂是聚乙烯，部分采用的是聚氯乙烯，其它樹(shù)脂品種在木塑復(fù)合材料生產(chǎn)中的應(yīng)用則較少。木塑復(fù)合材料中采用的木質(zhì)纖維包括廢木粉、刨花、鋸木、稻草、花生殼、椰子殼、甘蔗、亞麻、澤麻、黃麻、大麻等植物纖維或其粉體。但迄今為止，由于原材料來(lái)源、價(jià)格等因素的限制，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的木塑復(fù)合材料采用最多的木質(zhì)纖維主要限于木粉和稻糠等少數(shù)幾個(gè)品種，其它木

3、質(zhì)纖維的相關(guān)研究報(bào)道不多，在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用則更少。眾所周知，木塑復(fù)合材料的性能與基體樹(shù)脂、木質(zhì)纖維、添加劑以及成型加工工藝等諸因素有關(guān)，對(duì)比研究基體樹(shù)脂對(duì)木塑復(fù)合材料性能的影響規(guī)律，對(duì)木塑復(fù)合材料在應(yīng)用中的合理選材具有重要的參考價(jià)值。本文采用3種較為常見(jiàn)的基體樹(shù)脂和5種不同的木質(zhì)纖維制備木塑復(fù)合材料樣品，并對(duì)其物理機(jī)械性能進(jìn)行對(duì)比分析，以期供業(yè)內(nèi)同行參考。l實(shí)驗(yàn)1．1主要原材料高密度聚乙烯，6100M，燕山石化公司，MI=0．13g／10min；聚丙烯，K8303，燕山石化公司，MI=2．00g／10min；聚氯乙烯，SG一5，齊魯石化公司；稻糠粉，8

4、0—120目，江蘇無(wú)錫；松木粉，80—120目，北京；竹粉，80—120目，安徽廣德；稻草纖維，纖維狀(經(jīng)表面處理)，安徽合肥；麥秸纖維，纖維狀(經(jīng)表面處理)，安徽合肥。1．2主要儀器設(shè)備SHL一10型實(shí)驗(yàn)用高速混合機(jī)，江蘇省張家港市輕工機(jī)械廠；SK160一B型電加熱雙輥煉塑機(jī)，上海第一橡膠機(jī)械廠；QLB—D0．25MN型平板硫化機(jī)，上海第一橡膠機(jī)械廠；RG2000—100型微機(jī)控制萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)，深圳市瑞格爾儀器(制造)有限公司；XJJ一5型簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)機(jī)，承德金建檢測(cè)儀器有限公司。1．3試樣制備工藝1．3．1工藝流程原料預(yù)處理一一配方稱量一一高攪混

5、料一一熱雙輥塑煉—一壓片制樣一一性能測(cè)試1．3．2物料混合工藝將PE樹(shù)脂和各種助劑按配方比例一次加入到高速混合機(jī)中，高速混合8min，出料待用。1．3．3塑化混合工藝先將雙輥煉塑機(jī)輥筒溫度預(yù)熱至(185±5)℃，調(diào)好輥距；將混合好的物料通過(guò)熱雙輥的加熱和剪切作用使物料塑化、混合，混煉總時(shí)間控制在8～10min。1．3．4壓片制樣在平板硫化機(jī)上將壓片模具預(yù)熱至180oC，將煉塑好的物料趁熱放入模具，在10MPa壓力下熱壓5min，再冷卻定型20min，制成4mm厚的板材，再用制樣機(jī)按標(biāo)準(zhǔn)制備樣條。1．4性能測(cè)試1．4．1拉伸性能參照標(biāo)準(zhǔn)GB／T1040—1

6、992。量程為0—5000N，標(biāo)距50mm，大變形傳感器，試驗(yàn)速率20mm／min。1．4．2彎曲性能參照標(biāo)準(zhǔn)GB／T9341—2000。量程為0～5000N，跨度64mm，絕對(duì)位移傳感器，試驗(yàn)速率2mm／min，規(guī)定撓度1．5d。1．4．3沖擊性能參照標(biāo)準(zhǔn)GB／T1043—1993。A型銑缺口，測(cè)試量程0～0．5J。1．4．4熱變形溫度參照標(biāo)準(zhǔn)GB／T1634—1979。最大彎曲正應(yīng)力0．45MPa，升溫速率12oC／6min。2結(jié)果與討論2．1HDPE基木塑復(fù)合材料的性能采用相同的試驗(yàn)配方和相同的加工工藝條件，采用5種不同的木質(zhì)纖維(其質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為5

7、0％)，分別制備5種不同的HDPE基木塑復(fù)合材料樣品，其性能參數(shù)，如表1所示。從表1可見(jiàn)，由5種不同的木質(zhì)纖維制備的HDPE基木塑復(fù)合材料的物理機(jī)械性能較為接近，其拉伸強(qiáng)度為19～24MPa，彎曲強(qiáng)度為33～36MPa，缺口沖擊強(qiáng)度(一20oC)為4．0～5．0kJ／m。從表1也可看出，由于稻草纖維和麥秸纖維本身的剛性較低，由這兩種農(nóng)業(yè)秸稈纖維制備的木塑復(fù)合材料的彎曲模量明顯偏低，但這種材料的熱變形溫度卻較高。2．2PP基木塑復(fù)合材料的性能采用相同的試驗(yàn)配方和相同的加工工藝條件，采用5種不同的木質(zhì)纖維(其質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為50％)，分別制備5種不同的PP基木塑

8、復(fù)合材料樣品，其性能參數(shù)，如表2所示。從表2可見(jiàn)，由5種不同的木質(zhì)纖維制備的PP