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| 聚乙烯热熔胶增容聚乙烯基木塑复合材料的研究 |
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| 来源：广州鸿宇海绵厂 更新日期：2007年1月15日 浏览次数： |
近年来，以木粉、纸粉等天然有机填料填充热塑性塑料而制成的木塑复合材料因其成本低、性能好、重量轻、对加工设备、的磨损小等优点而受到普遍关注。
木塑复合材料兼有木材和塑料的双重特性。它有着天然木材的外观，可锯、可钉、可粘结、可上漆。同时，它防虫、防腐、吸水性小、不易变形、不开裂、力学性能好，有很好的市场前景。
但是由于木粉与聚乙烯基材的相容性很差，在填充大量木粉后复合材料的力学性能迅速下降。为了得到性能优良的木塑复合材料，首先要解决的就是木粉与热塑性树脂之间的相容性问题。目前解决该问题的有效方法是将单体接枝到木粉表面上，尽管该方法效果显著，但成本高。也可采用硅烷、钛酸醋等偶联剂对木粉进行处理，但是效果并不明显。本研究采用一种聚乙烯热熔胶作为相容剂来增进聚乙烯/木粉界面处的相互作用，取得了理想的增容效果。
1、实验部分
1.1主要原料
高密度聚乙烯(PE-HD），PD5070EA，盘锦乙烯公司；
高密度聚乙烯（PE-HD), DGDA6098，齐鲁石化公司；
聚乙烯热熔胶，HMA 100，熔体流动速率0.65 g/10min,齐鲁石化公司；
木粉，400-850 μm，常州粉末有限公司；
抗氧剂1010和润滑剂硬脂酸钙均为工业级。
1.2主要设备
电烘箱，201-1，上海实验仪器总厂；
双辊开炼机，SK-160，上海橡塑机械厂；
平板硫化机，XLB，青岛橡塑机械厂；
万能制样机，ZHY-W，承德化工机械厂；
热变形实验仪，RW-3，承德市实验机厂；
冲击试验机，SC，承德试验机厂；
密度仪，精度0. 001 g/cm3时，台湾高铁检测仪器有限公司；
场发射扫描电子显微镜JEOL JSM-6700F;日本电子公司。
1.3工艺流程
木粉的干燥：将木粉在烘箱中于100-105℃干燥8h，每隔2h对木粉进行适当翻搅；
混炼：于165℃，在双辊开炼机上先将PE-HD、热熔胶和其它加工助剂的混合料混炼至完全塑化，然后加人木粉混炼至木粉均匀分散。保证每个配方的混炼时间基本相一同；
压片：170℃，预热5 min，保压4 min，压力15 MPa，卸模后在冷板上保压6 min,压力16 MPa.
1.4性能测试
按GB 1042-1992测试拉伸性能；
按GB 9341-2000测试弯曲强度；
按GB 1043-1993测试简支梁冲击强度。
2、结果与讨论
2.1热熔胶和木粉用量对材料性能的影响
为了综合评价该热熔胶的增容作用，本研究采用四个不同的配方，木粉的填充量分别为0.30％、40 ％和50％。基材采用HD5070EA和DGDA6098的混合物（按1：1均匀混合），其基本性能如表1所示。
在各配方中，聚乙烯热熔胶也被看作是一种基材，若木粉的含量为50％，则HD5070EA, DGDA6098和热熔胶总共占50％。在各配方中，改变热熔胶的用量，考察复合材料的力学性能随热熔胶用量的变化，实验结果如图1-4所示。
图1-4中分别以不添加木粉时的曲线为基线。从这四条曲线可以看出，随相容剂用量的增加，材料的力学性能基本不变，四条曲线几乎为水平的直线。因此有理由推断，如果在木粉用量一定的情况下,曲线随热熔胶用量发生显著的变化，那么必然是由于热熔胶与木粉发生相互作用的结果。
从图1-4可着出，对木粉含量较高的复合材料，其力学性能如拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和冲击强度随热熔胶用量的增加都有不同程度的提高，这表明本实验所采用的热容胶对聚乙烯基木塑复合材料具有良好的增容作用。在较低的用量范围内（0-6%），曲线向上变化的速度很快，并且木粉的填充量越高，热熔胶增容的作用也就越明显（表2）。随热熔胶用量的进一步提高，曲线增加的趋势变缓，用量达到10%后，曲线基本不再增加，基本变成水平的直线。这表明增溶剂有一个最佳用量。 木粉的填充量对复合材料性能有性能有明显的影响，在使用热熔胶的情况下，材料的力学性能随木粉填充量的增加出现大幅度提高的趋势，木份表现出出很好的增强效果。从图1可看出，使用热熔胶后，填充30％木粉的复合材料的拉伸强度可达28.5MPa。比纯基材的26. 5 MPa高出7.5％。而在添加40% 和50％木粉时，拉伸强度分别可达30.3MPa和34MPa，与纯基材相比增加幅度分别为14.3％和28.3％。
在图1中，添加木粉的三条曲线与基线相交，这表明如欲增加复合材料的拉伸强度，必须根据复合材料中的木粉含量相应的调节热熔胶的用量。木粉的含量越高，则增加拉伸强度所需的相容剂用量就越小。从图1中的三个交点可以看出，木粉的填充量为30%、40%和50%时，所需热熔胶用量分别为8%、5%和4%。
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