摘 要

木质纤维/聚烯烃复合材料是一种新型绿色环保型复合材料, 是将一定比例的木纤维在一定条件下与热塑性聚合物树脂或其他材料结合，经过挤出，模压或注塑而成的一种新型复合材料。本文介绍了木塑复合材料的发展历史、研究进展、加工工艺以及性能等方面。

本实验以高密度聚乙烯为基体，100目杨木粉为填充体,采用双螺杆挤出机制备了木质纤维/聚乙烯复合材料颗粒，然后采用注射成型方法制成标准样条。实验分别研究了不同偶联剂的含量对聚乙烯木塑复合材料力学性能和润湿性能的影响。结果表明，随着偶联剂含量的增加，所得试样各项力学性能都均逐渐增加，含量增加到一定程度，各项力学强度都有所下降；随着偶联剂含量的增加，硬度逐渐增加，偶联剂含量超过一定程度，硬度减小；随着偶联剂含量的增加，聚乙烯木塑复合材料的接触角逐渐增大，润湿性逐渐变差。

关键词：木质纤维/聚烯烃复合材料；制备工艺；偶联剂；力学强度

Abstract

Wood plastic composite material is a new kind of environmentally friendly material,which is prepared by various thermal plastic and wood fiber under certainconditions through extrusion moulding,compressionmoulding or injection moulding.This paper introduced the development history,researchprogress,processing technology and mechanical properties of wood plastic composite material.

In this study,high-density polymethylenewas used asthematrix and 100 mesh poplar powders as the filler.The PE wood fiber / polyolefin composite were prepared by double screw extruder, and then the standard splines were made by injection molding method.The effects of different contents of coupling agents on the mechanical properties and wetting properties of PE wood fiber / polyolefin composite were studied.

The results show that with the increase of the content of coupling agent,mechanicalperformance of the samplegraduallyincreased.When the content increased to a certain degree,themechanical performance decreased. Degree of hardness changed as well.With the increase of content of coupling agent, the contact anglegraduallyincreased,wettability gradually deteriorated.

Key words：Wood plastic composites；processing technology；coupling agent；mechanical property

目录

1. 绪论 1

1.1木质纤维/聚烯烃复合材料的发展和历史 1

1.2国内外研究进展 2

1.2.1国外研究进展 2

1.2.2国内研究进展 3

1.3木质纤维/聚烯烃复合材料的加工工艺 5

1.3.1原料 5

1.3.2加工工艺 5

1.4木质纤维/聚烯烃复合材料的性能 6

1.5木质纤维/聚烯烃复合材料的发展趋势 7

2.木质纤维/聚乙烯复合材料的制备与性能研究 8

2.1实验材料 8

2.1.1材料和试剂 8

2.1.2主要仪器 8

2.2实验步骤 8

2.2.1木粉的预处理 9

2.2.2木质纤维/聚乙烯复合材料的挤出造粒 9

2.2.3木质纤维/聚乙烯复合材料的注塑成型 9

2.3木质纤维/聚烯烃复合材料的性能测试 10

2.3.1 冲击强度测试 10

2.3.2 拉伸强度测试 11

2.3.3 弯曲强度测试 12

2.3.4接触角测试 12

2.3.5硬度测试 13

2.4结果与讨论 14

2.4.1偶联剂含量对冲击强度的影响 14

2.4.2偶联剂含量对拉伸强度的影响 15

2.4.3偶联剂含量对弯曲强度的影响 16

2.4.4偶联剂含量对接触角的影响 17

2.4.5偶联剂含量对硬度的影响 18

3.结论与展望 18

3.1结论 19

3.2展望 19

致谢 20

参考文献 21

绪论

近些年来,伴随着经济飞速发展的同时,也带来了一系列社会问题,如生态资源的匮乏、自然环境的破坏。尤其是森林资源的开发利用导致其日渐枯竭,使得人们对于木材的回收利用以及加工处理开始了深入研究。各种环保绿色的新型材料如雨后春笋般涌现,其中木质纤维/聚烯烃复合材料以其广阔的发展前景,受到了广泛关注^[1-4]。

木质纤维/聚烯烃复合材料是一种新型绿色环保型复合材料, 是将木纤维通过添加偶联剂或者其它添加剂的条件下,按一定比例与热塑性聚合物树脂或其他材料结合,经过挤出,压制或注射成一种新型复合材料。基体的热塑性塑料,包括PP、PE、PVC等。木纤维可以采用秸秆、木粉等。两者的有机结合使木质纤维/聚烯烃复合材料既具有木质纤维材料的高强度和高弹性又有塑料的高韧性和耐疲劳以及良好的加工性等优点,而且硬度高于塑料,并且不会像木材一样开裂、腐烂或变形,是一种既似木材又优于木材的新型代木材料^[5]。

木质纤维/聚烯烃复合材料可以采用各种不同塑料为基体,各种木质纤维材料为填料在特定条件下结合而成,原料具有广泛性。基材塑料可以是废弃的塑料,极好地解决废弃塑料带来的环境问题。填料组成也不只限于木材或木质材料,还有越来越多的木纤维材料被采用。木质粉料可采用各种废弃的木材,比如加工木材制品的边角料,也可采用各种农林废弃物(如麦秸、棉秆、亚麻秆、稻壳等)加工而成。因此,木质纤维/聚烯烃复合材料的广泛应用可以增加资源的利用效率,并且减少塑料废弃物丢弃以及农业废弃物焚烧给环境带来的污染^[6]。

木质纤维/聚烯烃复合材料具有优异的性能，能够用于很多日常的生产生活之中和其他许多城市建筑用品。现如今，木粉填充聚乙烯而成的木塑板材已经广泛的应用于汽车装饰^[7-8]。

1.1木质纤维/聚烯烃复合材料的发展和历史

木质纤维/聚烯烃复合材料的研究和生产开始于20世纪初期,起源于欧洲。1907年,LeoH.Bend研究人员就以热固性酚醛树脂和木粉为原料合成出木质纤维/聚烯烃复合材料,但由于两种原料差异较大的相容性,没能广泛应用。20世纪60年代,研究人员用不饱和单体浸注木材,然后采用引发剂聚合,形成高性能的木质纤维/聚烯烃复合材料。1980年后,偶联剂成为了木质纤维/聚烯烃复合材料的发展热潮。包括邻苯二甲酸,异氰酸酯和马来酸(MA),马来酸酐改性聚丙烯和硅酸盐类等四十多种。20世纪90年代,热塑性塑料成为原料的第一选择,成品应用于托盘和包装箱等。木质纤维/聚烯烃复合材料的急速成长,现如今,北美的木塑市场居世界首位。