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机械-不同增容剂对HDPE基木塑复合材料力学性能的影响

发布时间:2021-10-25 22:58:51 阅读: 来源:防腐胶带厂家

木塑复合材料是指利用木质纤维填料(包括木粉、秸秆、稻壳粉等)和热塑性树脂(包括废旧回收塑料)为主要原料,外加1些加工助剂,经成型加工而制得的复合材料。木塑复合材料加工设备方法简单,可利用传统加工塑料的成型方法,如挤出、注射和压抑等,而且可以回收利用木材加工进程中剩下的边角余料,也能够大量使用热塑性回收塑料,是1种新型的绿色环保材料,有着显著的经济和社会效益,因此利用前景广阔。木塑复合材料从结构上可以看作是热塑性塑料充当连续相、不可塑的木纤维充当分散相从而构成两相结构,两相间经过化学手段(接枝、偶联等)有机地结合在1起,使得木塑复合材料集木材和塑料的优点于1身,不但有类似木材的加工性,还可进行切割、粘接、钉、钻、刨等2次加工。原料木粉(80~100目),从木材加工厂随机搜集木屑粉碎制得;高密度聚乙烯(HDPE),牌号DGDA6098,齐鲁石化;乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA),牌号14⑵,北京石化公司;乙烯丙烯酸共聚物(EAA);北京石化公司;马来酸酐改性聚丙烯(MA-PP),牌号HD200P,南京华都科技实业有限公司;马来酸酐改性聚乙烯(MA-PE)牌号HD900E,南京华都科技实业有限公司;硬脂酸,北京化学试剂公司。设备SHR⑴0A型高速混合机,北京塑料机械厂;SK⑴60开放式炼塑机,上海双翼橡塑机械有限公司;平板硫化机,上海双翼橡塑机械有限公司;ZHY-W型万能制样机,承德实验机有限责任公司;电子万能实验机,深圳新3思实验机有限公司。电子扫描显微镜,日本日立。工艺流程木粉80℃干燥并进行表面处理,加入塑料和其他组分粗混,再经双辊塑炼机塑化均匀并成粘流态后,按模具大小拉片,取3⑷片叠合后放入模具,用平板硫化机进行压抑再制样,最落后行性能测试。性能测试分别按GB/T 1040—1992,GB/T 9341—2000,测试复合材料的拉伸强度、曲折强度。结论1、不同增容剂对力学性能的影响木质纤维的主要成分是纤维素和木质素,因此具有强极性,而HDPE几近没有极性。如果未经处理,亲水的木质纤维与疏水的树脂两相间界面结合性会很差,为使材料具有最好的综合性能,必须引入增容剂。用增容剂对两相进行接枝处理,可显著提高复合材料的力学性能。对HDPE/木粉体系,研究了乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、乙烯丙烯酸共聚物(EAA)、马来酸酐改性聚丙烯(MA-PP)、马来酸酐改性聚乙烯(MA-PE)4种增容剂对材料力学性能的影响。体系中木粉含量为50%,增容剂含量为9%,实验结果见表1。从表1可以看出,MA-PE 、EAA、EVA 、MA-PP对复合体系的拉伸强度都起到了1定的改进,但改进程度差异较大,MA-PP对体系的增强效果最好,EAA和MA-PE的增强效果比较接近,而与HDPE相容性较好的EVA的增强效果则明显低于其他3者,几近对拉伸强度没有改进。曲折强度方面,照旧是MA-PP的效果最为明显,EAA和MA-PE较为接近,而EVA对曲折强度的改进作用犹如拉伸强度1样10分微弱。在材料的刚性(曲折弹性模量)方面,增容剂的加入都不同程度地使材料的刚性有所降落,这是由于增容剂1方面提高了树脂基体与木粉的相容性,另外1方面同时又不可避免地降落了木粉的增刚效果,而且增容剂本身的刚性1般都低于树脂基体,从而导致了复合材料刚性的降落。从表中可以看出EVA的加入,使得材料的曲折模量降落了50%以上,也就是说EVA的加入对材料起到了较为显著的增韧作用。 以上各种性能变化的缘由多是酸酐和羧基与木纤维中的羟基产生了反应,产生了1定的化学键合,从而改进了复合材料的界面层,有益于应力在材料中各组分间的传递。2、增容剂用量对复合材料力学性能的影响增容剂的用量对材料力学性能影响很大,用量太少,则木纤维包覆的不完全,难以构成良好的增容及分子层,起不到有效的改进界面相容性的效果,而且对木粉表面易反应的枪击团体消耗不够房屋被开发商强拆该怎么办,材料易吸湿变形;增容剂用量过量,则纤维表面会覆盖过量的增容剂,构成多分子层,易造成木粉与树脂之间界面结构的不均匀性,而且1般增容剂的力学性能都弱于树脂基体,过量反而会造成材料力学性能的降落;另外,增容剂中含有极性的可以与木粉表面羟基反应的官能团,过量的剩余在复合材料中也不利于材料的使用寿命。从图1可以看出,当MA-PP的用量为8%时,复合材料的拉伸强度最大,比加入EVA时提高了约8MPa,而随着用量的增加,材料的拉伸强度还略有降落。如图2所示,增容剂用量的增加对体系的曲折强度影响不大,不过在MA-PP的含量到达8%时,材料曲折强度最大;同时还可以看出EVA在4种增容剂中,增加曲折强度的效果最差 拆迁遭到强拆怎么办。在木塑材料的性能研究中,1般情况下,增容剂的加入都会增加界面结协力,提高材料的抗曲折性能。3、SEM形态视察通过对复合材料断面的微观结构视察,从图3可以看出,加入EVA后,树脂和木粉的结合情况仍然较差,两相界面清晰,在木粉周围有明显的缝隙存在,木纤维与树脂结协力弱,容易从树脂中被拉出,因此加入EVA对界面没有明显的改进作用,这和前面讨论的EVA对拉伸强度的影响相1致。EAA和MA-PE对复合材料的界面有较好的改进作用,而MA-PP对复合材料界面的改进作用最好,从图3(c)中可以看出,木粉和树脂的结合面变得模糊,很难分辨出树脂和木粉,这就意味着木粉将被树脂包裹起来,在遭到外力时缺点就有可能在基体中产生,而不是两相结合处,从而能够有效地传递和承受载荷,使复合材料的强度得到显著提高。结语除EVA外,所加入的其他3种增容剂均显著地提高了复合材料的力学性能。对HDPE/木粉复合体系,EAA和MA-PE的对体系的改进效果相近,而MA-PP是最有效的增容剂,当MA-PP用量为8%时,材料的各项力学性能到达最大值 。 通过电镜照片可以很清楚看到增容剂对复合材料结构的影响,有效的增容剂可使木粉与树脂结合紧密,两相界面得到明显的改进,从而能够有效的传递和承受载荷,使复合材料的强度得到显著提高。文/北京印刷学院 吴远楠 转载自:广东包装