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木塑復(fù)合材料是指利用木質(zhì)纖維填料（包括木粉、秸稈、稻殼粉等）和熱塑性樹脂（包括廢舊回收塑料）為主要原料，外加一些加工助劑，經(jīng)成型加工而制得的復(fù)合材料。木塑復(fù)合材料加工設(shè)備方法簡單，可利用傳統(tǒng)加工塑料的成型方法，如擠出、注射和壓制等，而且可以回收利用木材加工過程中剩下的邊角余料，也可以大量使用熱塑性回收塑料，是一種新型的綠色環(huán)保材料，有著顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益，因此應(yīng)用前景廣闊?！　∧舅軓?fù)合材料從結(jié)構(gòu)上可以看作是熱塑性塑料充當(dāng)連續(xù)相、不可塑的木纖維充當(dāng)分散相從而形成兩相結(jié)構(gòu)，兩相間經(jīng)過化學(xué)手段（接枝、偶聯(lián)等）有機(jī)地結(jié)合在一起，使得木塑復(fù)合材料集木材和塑料的優(yōu)點(diǎn)于一身，不僅有類似木材的加工性，還可進(jìn)行切割、粘接、釘、鉆、刨等二次加工。原料　　木粉（80～100目），從木材加工廠隨機(jī)收集木屑粉碎制得；高密度聚乙烯（HDPE），牌號DGDA6098，齊魯石化；乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA），牌號14-2，北京石化公司；乙烯丙烯酸共聚物（EAA）；北京石化公司；馬來酸酐改性聚丙烯（MA-PP），牌號HD200P，南京華都科技實(shí)業(yè)有限公司；馬來酸酐改性聚乙烯（MA-PE）牌號HD900E，南京華都科技實(shí)業(yè)有限公司；硬脂酸，北京化學(xué)試劑公司。設(shè)備　　SHR-10A型高速混合機(jī)，北京塑料機(jī)械廠；SK-160開放式煉塑機(jī)，上海雙翼橡塑機(jī)械有限公司；平板硫化機(jī)，上海雙翼橡塑機(jī)械有限公司；ZHY-W型萬能制樣機(jī)，承德試驗(yàn)機(jī)有限責(zé)任公司；電子萬能試驗(yàn)機(jī)，深圳新三思試驗(yàn)機(jī)有限公司。電子掃描顯微鏡，日本日立。工藝流程　　木粉80℃干燥并進(jìn)行表面處理，加入塑料和其他組分粗混，再經(jīng)雙輥塑煉機(jī)塑化均勻并成粘流態(tài)后，按模具大小拉片，取3-4片疊合后放入模具，用平板硫化機(jī)進(jìn)行壓制再制樣，最后進(jìn)行性能測試。性能測試　　分別按GB/T 1040—1992，GB/T 9341—2000，測試復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度。結(jié)論　　一、不同增容劑對力學(xué)性能的影響　　木質(zhì)纖維的主要成分是纖維素和木質(zhì)素，因此具有強(qiáng)極性，而HDPE幾乎沒有極性。如果未經(jīng)處理，親水的木質(zhì)纖維與疏水的樹脂兩相間界面結(jié)合性會很差，為使材料具有最佳的綜合性能，必須引入增容劑。用增容劑對兩相進(jìn)行接枝處理，可顯著提高復(fù)合材料的力學(xué)性能?！　τ贖DPE/木粉體系，研究了乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、乙烯丙烯酸共聚物（EAA）、馬來酸酐改性聚丙烯（MA-PP）、馬來酸酐改性聚乙烯（MA-PE）四種增容劑對材料力學(xué)性能的影響。體系中木粉含量為50%，增容劑含量為9%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表一。  　　從表一可以看出，MA-PE 、EAA、EVA 、MA-PP對復(fù)合體系的拉伸強(qiáng)度都起到了一定的改善，但改善程度差異較大，MA-PP對體系的增強(qiáng)效果最佳，EAA和MA-PE的增強(qiáng)效果比較接近，而與HDPE相容性較好的EVA的增強(qiáng)效果則明顯低于其他三者，幾乎對拉伸強(qiáng)度沒有改善。　　彎曲強(qiáng)度方面，依舊是MA-PP的效果最為明顯，EAA和MA-PE較為接近，而EVA對于彎曲強(qiáng)度的改善作用如同拉伸強(qiáng)度一樣十分微弱?！　≡诓牧系膭傂裕◤澢鷱椥阅Ａ浚┓矫妫鋈輨┑募尤攵疾煌潭鹊厥共牧系膭傂杂兴陆?，這是因?yàn)樵鋈輨┮环矫嫣岣吡藰渲w與木粉的相容性，另一方面同時又不可避免地降低了木粉的增剛效果，而且增容劑本身的剛性一般都低于樹脂基體，從而導(dǎo)致了復(fù)合材料剛性的下降。從表中可以看出EVA的加入，使得材料的彎曲模量降低了50%以上，也就是說EVA的加入對材料起到了較為顯著的增韌作用。 　　以上各種性能變化的原因可能是酸酐和羧基與木纖維中的羥基發(fā)生了反應(yīng)，產(chǎn)生了一定的化學(xué)鍵合，從而改善了復(fù)合材料的界面層，有利于應(yīng)力在材料中各組分間的傳遞。　　二、增容劑用量對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響　　增容劑的用量對材料力學(xué)性能影響很大，用量太少，則木纖維包覆的不完全，難以形成良好的增容及分子層，起不到有效的改善界面相容性的效果，而且對木粉表面易反應(yīng)的槍擊集團(tuán)消耗不夠，材料易吸濕變形；增容劑用量過多，則纖維表面會覆蓋過多的增容劑，形成多分子層，易造成木粉與樹脂之間界面結(jié)構(gòu)的不均勻性，而且一般增容劑的力學(xué)性能都弱于樹脂基體，過多反而會造成材料力學(xué)性能的下降；另外，增容劑中含有極性的可以與木粉表面羥基反應(yīng)的官能團(tuán)，過多的剩余在復(fù)合材料中也不利于材料的使用壽命。  　　從圖一可以看出，當(dāng)MA-PP的用量為8%時，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度最大，比加入EVA時提高了約8MPa，而隨著用量的增加，材料的拉伸強(qiáng)度還略有下降。　　如圖二所示，增容劑用量的增加對體系的彎曲強(qiáng)度影響不大，不過在MA-PP的含量達(dá)到8%時，材料彎曲強(qiáng)度最大；同時還可以看出EVA在四種增容劑中，增加彎曲強(qiáng)度的效果最差。在木塑材料的性能研究中，一般情況下，增容劑的加入都會增加界面結(jié)合力，提高材料的抗彎曲性能。　　三、SEM形態(tài)觀察　　通過對復(fù)合材料斷面的微觀結(jié)構(gòu)觀察，從圖3可以看出，加入EVA后，樹脂和木粉的結(jié)合情況仍然較差，兩相界面清晰，在木粉周圍有明顯的縫隙存在，木纖維與樹脂結(jié)合力弱，容易從樹脂中被拉出，因此加入EVA對界面沒有明顯的改善作用，這和前面討論的EVA對拉伸強(qiáng)度的影響相一致。EAA和MA-PE對復(fù)合材料的界面有較好的改善作用，而MA-PP對復(fù)合材料界面的改善作用最好，從圖三（c）中可以看出，木粉和樹脂的結(jié)合面變得模糊，很難分辨出樹脂和木粉，這就意味著木粉將被樹脂包裹起來，在受到外力時缺陷就有可能在基體中產(chǎn)生，而不是兩相結(jié)合處，從而能夠有效地傳遞和承受載荷，使復(fù)合材料的強(qiáng)度得到顯著提高。  結(jié)語　　除了EVA外，所加入的其他三種增容劑均顯著地提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能?！　τ贖DPE/木粉復(fù)合體系，EAA和MA-PE的對體系的改善效果相近，而MA-PP是最有效的增容劑，當(dāng)MA-PP用量為8%時，材料的各項(xiàng)力學(xué)性能達(dá)到最大值 。     通過電鏡照片可以很清楚看到增容劑對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的影響，有效的增容劑可使木粉與樹脂結(jié)合緊密，兩相界面得到明顯的改善，從而能夠有效的傳遞和承受載荷，使復(fù)合材料的強(qiáng)度得到顯著提高。   文/北京印刷學(xué)院 吳遠(yuǎn)楠　轉(zhuǎn)載自：廣東包裝