摘 要

木塑复合材料（WPC）是木质纤维填料（如秸秆、木粉、植物壳类粉料）和热塑性塑料为主要原料，加入一定量的添加剂，经过成型加工制成的复合材料。简要介绍了偶联剂改性木塑复合材料的组成、性能、发展历史和研究进展。以高密度聚乙烯（HDPE）为原料，100目木粉为填料，不同配比的白炭黑、钛酸酯偶联剂为添加剂制成木塑复合材料，研究其力学性能变化。

（1）研究了白炭黑对试样力学性能的影响。结果表明，当白炭黑从0.5份添加至1份时，复合材料的拉伸强度增大，冲击强度没有明显提高，弯曲强度先减小后增大。

（2）研究了加入偶联剂对试样力学性能的影响，结果表明：同样含量的增强剂下，额外加入偶联剂后弯曲强度会降低。

（3）木塑复合材料的弯曲强度随偶联剂的加入先增大后减小，冲击强度和拉伸强度均增大。当偶联剂用量为3时，力学性能最佳。

（4）偶联剂的加入会使木塑复合材料的表面接触角增大，即材料的疏水性加大。

关键词：聚乙烯；木塑复合材料；白炭黑；钛酸酯偶联剂；界面改性。

Abstract

Wood-plastic composite (WPC) is a composite material made of wood fiber fillers (such as straw, wood flour, vegetable shell powder) and thermoplastics as the main raw materials, adding a certain amount of additives and molding.This paper briefly introduces the composition, characteristics, development history of wood-plastic composites, and research progress on the modification of wood-plastic composites with coupling agents.Using high-density polyethylene as raw material, 100 mesh wood powder as filler, adding different doses of reinforcing agent white carbon black and titanate coupling agent to study the effect on the properties of polyethylene wood-plastic composites.

1. The effect of the change of the enhancer content on the mechanical properties of the sample was studied.The results showed that the content of the enhancer increased from 0.5 to 1,the tensile strength of composite materials increase,the impact strength is not obvious ,the bending strength first decreases and then rises.
2. The effect of adding coupling agent on the mechanical properties of the sample was studied. The results show that the bending strength will decrease after adding the coupling agent under the same amount of reinforcing agent.
3. The addition of the coupling agent causes the bending strength of the wood-plastic composite material to rise and then decrease, and the impact strength and tensile strength increase. When the number of parts of the coupling agent is 3, the mechanical properties are the best.
4. The addition of the coupling agent increases the surface contact angle of the wood-plastic composite material, that is, the hydrophobicity of the material increases.

Key words: polyethylene; wood-plastic composite; silica; titanate coupling agent; interface modification.

目录

摘要 I

Abstract II

1绪论 1

1.1 木塑复合材料的发展 1

1.2 木塑复合材料的应用 2

1.3 偶联剂简介 3

1.4钛酸酯偶联剂改性木塑复合材料研究进展 3

1.5研究方法 5

2木塑复合材料的制备与增强改性研究 7

2.1 实验材料 7

2.1.1 材料和试剂 7

2.1.2 主要仪器 7

2.2 实验步骤 7

2.2.1 木粉的预处理 8

2.2.2 增强剂含量不同的聚乙烯木塑复合材料的制备 8

2.3 木塑复合材料的性能测试 9

2.3.1 拉伸性能测试 9

2.3.2 弯曲性能测试 10

2.3.3 冲击强度性能测试 11

2.3.4 接触角的测试 11

3结果与讨论 12

3.1 不同含量的偶联剂和增强剂对冲击性能的影响 12

3.2 不同含量的偶联剂和增强剂对拉伸强度的影响 13

3.3 不同含量的偶联剂和增强剂对弯曲性能的影响 14

3.4 不同含量的偶联剂和增强剂对接触角的影响 16

4 结论与展望 18

4.1 结论 18

4.2 实验的不足与展望 18

致谢 19

参考文献 20

1绪论

木塑复合材料(Wood Plastic Composites,简称WPC)是用木纤维、木粉等木质材料经过预处理与热塑性树脂或其他塑性材料复合制成的一种新型材料,该材料能够有效地发挥材料中各组成材料的优势,弥补每一种材料的自身缺陷^[1-2],但树脂与木粉的复合,由于极性、易吸水的木粉和非极性、疏水的树脂基体相容性比较差,木塑复合材料的韧性、冲击强度等力学性能有所降低，限制了其在部分领域的使用。解决这一类问题的关键在于对木塑复合材料界面相容性的改进研究。偶联剂是目前改性效果最好、应用最多的一种方法。

在人们环保意识日益提高的今天，保护自然资源、减少白色污染、倡导可持续发展与资源回收利用的呼声愈发强烈。木塑复合材料具有一些独特的性能，可以满足环保和资源节约的需要。木塑复合材料可以广泛利用农林业生产中的废弃物（如秸秆、壳类粉料等）以及废弃塑料^[3]。它对环境保护和资源保护具有重要意义，具有十分广阔的发展空间。