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摘 要

近几年来，木塑复合材料一直是高分子材料学科以及木材科学领域研究的大热门，在原料的处理、工艺改进、配方助剂及界面改性等方面取得了很多成果。本文采用两步法制备试样，先通过同向双螺杆挤出机进行造粒，然后进行压片制样，研究了不同牌号的聚丙烯下木粉含量和粒径对聚丙烯木塑复合材料力学性能的影响，从而为木塑复合材料的合成寻找更好的配方。实验结果表明：K8003在试验中体现的冲击性能较好，T30S综合性能较好。当木粉粒径为80目，木粉含量为50%时，木塑复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别为42.15MPa、74.23MPa、17.54kJ•m^-2。

关键词：木塑复合材料 聚丙烯 力学性能

Effect of polypropylene type of wood plastic composites

Abstract

In recent years, wood plastic composite materials has been subject of polymer materials and wood science research in the field of hot, improvements in the processing of raw materials, process and formulation additives and interface change, made a lot of achievements.In this paper, we study the wood powder particle size and different grades of polypropylene wood powder content on the mechanical properties of polypropylene wood plastic composite materials, so as to wood plastic composite materials synthesis in search of a better formulation. The experimental results show that K8003 of impact properties is good, T30S better comprehensive properties. When the wood powder particle size is 80 mesh and wood powder content is 50%, bending strength, tensile strength and impact strength of the wood plastic composite material are42.15MPa、74.23MPa、17.54kJ•m^-2.

Key Words: Wood plastic composite; polypropylene; Mechanical property

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 前 言 1

1.1木塑复合材料定义及分类 1

1.2木塑复合材料的特点 1

1.3海内外研究WPC的近况 1

1.4研究木塑复合材料目的和意义 3

1.5木塑复合材料加工工艺 3

1.6本文研究内容 4

第二章 实验部分 5

2.1 实验仪器和设备 5

2.2 主要原料 5

2.2.1木粉 5

2.2.2聚丙烯树脂 7

2.2.3马来酸酐接枝物 7

2.3 聚丙烯木塑复合材料制备 8

2.4工艺流程图 9

2.5 力学性能测试 9

第三章 结果与讨论 11

3.1木粉粒径对聚丙烯木塑复合材料力学性能的影响 11

3.2 木粉含量对聚丙烯木塑复合材料力学性能的影响 14

3.3电镜分析 18

3.4红外分析 19

第四章 结论 20

参考文献 21

致 谢 23

第一章 前 言

1.1木塑复合材料定义及分类

木材是由木质素、半纤维素、纤维素和另外的一些有机物构成的一种多孔性复合材料，在经济中起着非常重要的用处，作为工业材料它能适应环境。然而木材也有很多不足的地方，列如容易腐蚀、容易燃烧、低的绝对强度、容易发生虫蛀、容易吸水变潮湿、导致变形，这在一方面局限了它的应用和加工。最近几年，地球的树木资源慢慢的枯竭，人们对环保的关注也逐渐高涨，也提出木材有更好的使用性能。这样情况下，人类开始看向木塑复合材料——通过合成塑料和天然的木材复合获得的新的材料^[1] 。

WPC总体能够分成两种：一类主要是凭借高分子量塑料和木质纤维材料这两个材料的界面的物理结合为主的木塑复合材料。另一类是基体与功能体之间的化学合成反应为主的木塑复合材料。这是由基体与功能体的结合方式进行划分的。^[2]

1.2木塑复合材料的特点

木塑复合材料是用木质纤维和树脂基体进行共混而得到的，避免了树脂材料高温蠕变、低温易脆等缺点^[3]，促使了它一同拥有了树脂和木材的一些特点，如以下特征有：(1)可加工性：比塑料制品硬度高、刚性好。(2)物理性能好。(3)拥有使用寿命长、防水的性能、耐腐的性能。(4)对环境友好，能生物降解，也可回收利用和重复的使用。(5)原料来源广泛。(6)优良的可调整性。(7)形状尺寸可调。(8)抗紫外线，易着色等。能够按照各个方面需要，做成的木塑复合材料在尺寸以及形状也会存在差异。

1.3海内外研究WPC的近况

木塑复合材料商业化生产已超过40年，一开始是在北美，后来发展到意大利、德国等欧洲国家，再到中国等亚洲国家，它发展的过程可以分三个阶段，第一阶段是以生产物流运输所用的一般木塑托盘为主，一开始的木塑复合材料一直被看做改性塑料的一个种类，为了获得成本低的绿色材料，就在传统的塑料配方的根本上，加入碎料、木屑、刨花等填料^[4]，它的应用范围大部分在物流仓储和民用商品等地方 。因为它的优点有防腐蚀、有很长的使用寿命、有很低的造价、能够再生、美观好看、防滑、防虫蛀、能够喷涂、能够进行加工、固定和粘接、硬度要高于纯塑料产品等，所以木塑复合材料通常被应用在建设材料、运输业材料、装修材料、围栏材料等方面，也被运用在地板、门、窗、墙壁等地方^[5]。

现在，聚丙烯的阻燃材料受到了广大人民的关注，聚丙烯的成炭量基本上是零。加入成炭阻燃剂是最简单的方式之一。但是提高聚丙烯阻燃性能的要素是增加聚丙烯燃烧时的成炭的效率^[6~10]。为了回应欧盟环境保护的处理方法，对环境有保护作用的阻燃聚丙烯的研发也开展了实验^[11]。

夏英^[12]等对芦苇的加入量和PP(J340)/LLDPE的质量之比对WPC性能的影响进行了实验。通过对芦苇进行了改性，并且讨论了改性之后热性能、加工流动性能和力学性能等一些性能的改变。结果表明：木塑复合材料的综合性能最好的时候是添加30份A-151改性芦苇，PP(J340)/LLDPE质量比为60/40时。拉伸强度和添加没改性的芦苇的复合材料比较提升了33.93%，弯曲强度比添加没改性芦苇的复合材料提升了23.59%，冲击强度提升了42.58%和添加没改性芦苇的复合材料相比，熔体流动速率值与添加没改性芦苇的复合材料相比较提升了18.69%。通过扫描电镜观察后进行分析，聚丙烯、LLDPE与芦苇经改性之后相容性好。

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