木粉复合材料抗蠕变性能研究.pdf

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1、薛菁，等：HDPE／木粉复合材料抗蠕变性能研究9HDPE／木粉复合材料抗蠕变性能研究术薛菁薛平(北京化工大学塑料机械及塑料工程研究所，北京100029)摘要利用添加交联剂过氧化二异丙苯(DCP)及刚性树脂聚苯乙烯(Ps)两种方法来改进高密度聚乙烯(HDPE)木塑复合材料的弯曲蠕变性能。研究了DCP、PS和木粉的含量对HDPE木塑复合材料抗蠕变性能及弯曲性能的影响。结果表明，随着DCP、PS用量的增加，木塑复合材料的弯曲性能提高，同时复合材料的蠕变性能增强，其蠕变形变降低。关键词木塑复合材料HDPE蠕变弯曲性能木

2、塑复合材料是当今世界许多国家逐步推广应刚性树脂聚苯乙烯(PS)两种方法来改进HDPE木用的新型材料，它是用聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、塑复合材料的弯曲蠕变性能。重点考察了交联和添聚氯乙烯(PVC)等树脂或回收的废旧塑料与锯木、加PS对材料弯曲蠕变性能及弯曲性能的影响规律。秸杆、稻壳、玉米杆等废弃物，通过专用设备应用特1实验部分定的工艺配方进行配混造粒或直接用挤出成型工艺1．1原材料制成的各种型材。木塑复合材料具有较高的强度和木粉：180m，石家庄纪源达工贸有限公司；硬度，耐酸碱、抗腐蚀、不变形、不含甲醛、易

3、回收，可HDPE废旧塑料：北京环峰塑胶制品有限公司；制成各种截面形状和尺寸，既保留了木材在加工性过氧化二异丙苯(DCP)、PS：市售。能方面的优势，又克服了木材不耐用、怕虫蛀的缺1．2设备及仪器点，在建材领域得到广泛的应用。木塑复合材料广烘箱：SFG一02．400型，黄石市恒丰医疗器械有泛应用于门、窗框、建筑模板、地板、汽车配件及户外限公司；设施(如户外铺板、户外桌椅、户外凉亭等)中。在高速混合机：SHR一50A型，张家港市三兴江帆实际工程中，木塑复合材料经常服役于高温、长期载机械厂；荷等动态工作环境中，这时会

4、显现出冲击性能低、抗模压机：400mm×400．mm，郑州鑫和机器制造蠕变性与抗老化性能差等缺点。其中蠕变就是指恒有限公司；温、恒应力作用下，材料形变随时间推移而逐渐发展万能材料试验机：MODEL1185型，英国Instron的现象。结构往往因蠕变而提前失稳¨J，因此研究公司；如何提高木塑复合材料的抗蠕变性能是十分必要蠕变仪：自制，如图1所示。的。而目前关于蠕变性能的研究多是关于金属或者纯聚合物的，专门针对木塑复合材料的蠕变性能研究较少。蠕变是粘弹性材料最典型的表现形式之一，聚合物是典型的粘弹性材料，木塑复合材

5、料则同样具有蠕变性。根据材料蠕变的一般规律，蠕变变形与时间的关系有3个阶段，即初期阶段、稳定阶段和最后阶段。在初期阶段，蠕变速率随时间的增加而逐图1自制弯曲蠕变仪渐减小，稳定阶段蠕变速率是常数，最后阶段蠕变速1．3试样制备率不断增加，直至发生蠕变断裂』。同时蠕变与外采用混炼及热压法制备试样，制备工艺流程如力大小和温度高低有关，温度升高、外力加大，蠕变速率增大。北京市教委攻坚项目《木塑复合新材料及建筑用制品产业化笔者以常温环境下地板用高密度聚乙烯研究》(HDPE)木塑复合材料为研究背景，通过交联、添加收稿日期：2

6、010—01-2510工程塑料应用2010年，第38卷，第4期卜卜匮砸DCP质量分数／％(a)26苫22髫18静1400．51．0I．52．0DCP]~量分数／％(b)O0．51．01．52．0DCPJ~量分数／％(c)(d)a一130、20minIb一135、20min；gc一14o℃、18min；d一15O℃、18min＼图3工艺改进前后外观效果对照图1．4性能测试融垣弯曲性能按GB／T1042—1979测试，采用三点输式加载负荷。试样尺寸为80mm×10mm×4mm，测试速度为5mm／min，温度为23~

7、C，湿度为80％。DCP)~量分数／％(d)蠕变性能测试：在自制蠕变仪上进行，对材料施木粉质量分数：-一40％；·～50％；60％以恒定的竖直方向的力，通过千分表测得不同时刻a一最大弯曲负荷；b一弯曲强度；c一最大应变；d一弯曲弹性模量材料弯曲形变的竖直方向挠度作为对比。时间大约图4DCP含量对HDPE／木粉复合材料弯曲性能的影响为250min，恒定压力为材料最大弯曲负荷的60％最大弯曲负荷、弯曲强度、最大应变、弯曲弹性模量左右，温度为23℃，湿度为80％J。的影响。从图4可以看出，在木粉含量不变的情况2结果与

8、讨论下，随着DCP含量的增加，材料的最大弯曲负荷、弯2．1交联剂DCP对HDPE木塑复合材料性能的影曲强度及弯曲弹性模量呈增大趋势，而最大应变则响相反从图4还可知，在HDPE、DCP等其它成分含交联是提高PE综合性能较为理想的方法之量一定时，木粉含量对复合材料的弯曲性能也有较4一大的影响。随着木粉用量的增加，弯曲强度先增加，而有关木塑复合材料体系的交联机理及性能的影响研究较少。后下降，