木粉／PVC体系的研究

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1、木粉/PVC体系的研究姚祝平用木纤维或植物纤维填充PVC,兼冇木材及塑料的成木和性能，具冇质量轻、强度高、成本低和环保效益明显的优点。在国外，多年以前就何产品问世，很受欢迎。应用领域越來越广，需求量逐年增大。如北美市场，2001年用量为32万吨，其中平台板、路板、站台板、垫板的用量占总用量的60%以上。除上列外，木塑产品还有：护墙板、天花板、建筑模板、装饰板、高速公路隔音板、海边铺地板、栅栏型材、庭院扶手、室外桌椅、披螯板、百页窗等。从目前來说，生产这类产品，大多采用挤岀成型法。木粉/PVC复合材料主耍特点有：（1）外观类似木材，无节疤、斜纹；（2）物性优良，比塑

2、料硬度髙，尺寸稳定性好；（3）成型性接近塑料，川通川设备可进行成型加工；（4）具冇可刨、可钻、可切割、可粘、对钉、可涂漆等二次加工性能；（5）耐老化、耐腐蚀、虫不蛀、吸水性小；（6）可重复使用和回收再利用，为环境友好材料。影响木粉填充PVC复合材料性能的因素较多，如木粉的填充•量、木粉的粒径、木粉的含水量、PVC基础树脂的性能、相容剂的类型、加工工艺等。研究这些因素对木粉/PVC体系的影响具冇重要意义。所谓木粉，可以是木屑、碎木片、创花、秸杆、花生壳等，经过干燥、粉碎、加工得到一种纤维状结构物，其成分较为复杂，主更由纤维素、半纤维素、灰分和木质素所构成。本文试讨论

3、儿种因素对木粉/PVC复合材料性能的彩响。实验部分试验原料PVC树脂：SG5型，天津化工厂；CPE：氯含量36〜38%,淄博助剂厂；ACR401：上海珊瑚化工厂；铅盐、金属皂类稳处剂：市售；D0P：市售；木粉：含水率W3%,白制。仪器和设备双辘炼塑机：SK160B,上海橡胶机械厂；高速混合机：GH10,北京須料机械厂；压力成型机：SL45,上海第一橡胶机械厂；拉力试验机：DLY10A,长春材料试验机厂;冲击试验机：SE2,吴忠材料试验机厂；万能制样机：ZHY-W,承德试验机厂。测试方法拉伸强度：按GB/T1040-92测定；冲击强度：按GB/T1043-93测定；

4、弯曲强度：按GB/T9341-88测定。工艺路线偶联剂木粉-＞干燥PVC、助剂混合处理泯合一＞双维犁炼一＞压制一＞制样-性T能测试结果与讨论木粉粒径对复合材料性能的影响为考察不同木粉粒径对复合材料性能的影响，我们将颗粒状的木粉分别川20目、600.80口的筛子筛选，然后将筛选后的木粉以100ph『填充到PVC中，研究结果如图1、2所示。从图中可知，随着木粉粒径增大，弯Illi性能逐渐增强，这是由于木粉长径比随着粒径的减小而减小，长径比小的木粉对复合材料的弯曲强度改善甚微；冲击强度随粒径的减小而升髙，这是因为减小粒径可使木粉在树脂中分散更容易些，并与树脂接触面积加人

5、有关。木粉用量对复合材料性能的影响IIArh204080100木粉粒径丿日图2木粉粒径对塑木材料缺口冲击强度的彫响图3、4分别为木粉用量对复合材料的弯性能和冲击性能的影响。■」■■丄.乳)6()90120ISO木粉用＞/phr图3木粉用量对塑木材料弯曲性能的影响/劉劭屯*306090120150木图4木粉用暈对須木材料冲击性能的影响从图中可以看出，随着木粉川量的增加，复合材料的弯曲性能显著提高，而冲击强度却迅速下降。这主要是因为木粉与PVC相混合时，界面作用力很小，从而影响了复合材料的力学性能，同时木粉填充量的增加，木粉团聚情况加剧，团聚颗粒引起的应力集中及产生缺

6、陷的儿率加大。PVC配方体系中的cPE对复合材料的影响当木粉填充量在100ph『时，CPE的用量对复合材料缺口冲击强度的影响如图5所示。图5CPE用量对塑木材料性能的影响从图屮可以看出，冲击强度随着CPE用量的增加而增加。说明CPE必须有足够的量才能形成网状结构，以接受和传递冲击能，从而起到冲击改性作用。偶联剂处理木粉对复合材料的影响我们用駄酸酯加入白油对木粉进行表面处理，以提鬲木粉与树脂的相容性。然而，实验结杲表明，弯曲性能和冲击强度并未见明显提高，其偶联作用不大。因此需耍寻求其它相容剂，同时对其体系还应进行增韧改性处理。结论•髙填充量的木粉/PVC体系，随看木

7、粉添加最的增加，其力学性能趋于下降；•木粉/PVC体系中的木粉长径比较大，其冲击性能育所增强；・魅酸酯偶联剂对木粉的处理效果不十分明显，合理选择相容剂对提高木粉与树酯的相容性起到一定的作用。