摘 要

木塑复合材料(WPC)是使用热塑性塑料，包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和它们的共聚物等作为基体质料，用木粉、稻壳、秸秆等烧毁生物资纤维作为加强相，经过不同工艺加工而成的复合材料。本文先简单介绍了木塑复合材料的特点、组成、发展历史以及最近几年来国内外的界面改性研究进展。然后以高密度聚乙烯为基体，100目木粉为填充体，并且添加了不同含量的PE增韧剂，PE-g-MAH,利用挤出机，造粒机，注塑机制作聚乙烯基木塑复合材料。尝试研究了不同含量的增韧剂和偶联剂对聚乙烯基木塑复合材料拉伸、弯曲、冲击等的机能影响。

关键词：木塑复合材料；增韧剂；相容剂

Study on Interfacial Compatibility and Toughening Modification of Wood-Plastic Material

ABSTRACT

Wood-plastic composite (WPC) is a kind of composite material, which uses thermoplastic plastics, including polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride and their copolymers as matrix materials, wood flour, rice husk, straw and other waste biomass fibers as reinforcing phase, and is produced by a certain process. In this paper, the characteristics, composition, development history of wood-plastic composites and the research progress of interfacial modification at home and abroad in recent years are briefly introduced. Then the wood-plastic composites were made by extruder, granulator and injection moulding machine with high density polyethylene as matrix and 100 mesh wood powder as filler, and PE toughening agent and PE-g-MAH with different content. The effects of toughening agents and compatibilizers with different contents on the tensile, bending, impact and contact angle properties ofpolyethylene-based wood-plastic composites were studied experimentally.

Key words: Wood-plastic composites; Tougheners; Compatibilizers

目 录

摘要 2

ABSTRACT 3

1 绪论 6

1.1 研究的目的及意义 6

1.2 国内外研究现状 6

1.3 木塑界面改性原理 7

1.4 WPC界面调控方法与技术 7

1.4.1 塑料基体表面改性 7

1.4.2 添加改性剂 8

1.4.3 添加偶联剂 8

1.4.4 添加相容剂 9

1.5 WPC界面调控表征技术 9

1.5.1 FT-IR分析 9

1.5.2 SEM及TEM分析 10

1.5.3 XPS分析 10

1.5.4 DMA 11

2 木塑材料界面相容性及增韧改性的研究 12

2.1 实验材料 12

2.1.1 材料与试剂 12

2.1.2 主要仪器 12

2.2 实验步骤 12

2.2.1 木粉的预处理 13

2.2.2 增韧剂与相容剂含量不同的聚乙烯木塑复合材料的制备 13

2.2.3 木塑复合材料的性能测试 14

2.3.1 拉伸性能测试 14

2.3.2 弯曲性能测试 15

2.3.3 冲击强度性能测试 16

2.3.4 接触角的测试 17

3 结果与讨论 18

3.1 不同含量的增韧剂和相容剂对试冲击性能的影响 18

3.2 不同含量的增韧剂和相容剂对试弯曲强度的影响 20

3.3 不同含量的增韧剂和相容剂对试拉伸强度的影响 21

4 结论与展望 23

4.1 结论 23

4.2 实验不足与展望 23

致谢 24

参考文献： 25

1 绪论

1.1 研究的目的及意义

WPC是一种新兴复合材料，特点是绿色环保，以塑代木。木质塑料复合材料是目前较新的环保材料，一般首字母为WPC说明该材料属于复合型材料，这一类复合材料基本是使用较干净或再次回收的塑料和天然形成的纤维填料一起合成。合成的复合型材料为HDPE、 PP、PS等各类型塑料，天然形成的纤维主要成分为木头屑、麻布纤维共同制成^[1]。

天然型的大麻纤维是一类复合型材料，其能够与玻璃纤维媲美，有时能完全替换PC / ABS或者 PC / ABS。据研究发现天然型的大麻纤维属于低密度型材料、韧性好、强度硬度都很好。其中值得一提的，天然型的大麻纤维拥有较高的挠曲模量，一般其能够在注塑成型机中使用原模直接制成模型。当有重物击碎天然型的大麻纤维时，其碎步边缘不会存在较为尖锐的部件。此外天然型的大麻纤维还属于良好耐高温的材料其隔音效果也较好，还能二次利用属于一类环保型材料 ^[2] 。

1.2 国内外研究现状　

Martins G等学者使用废弃木头材料探索木塑型复合材料的优化利用^[3]。使用废弃的松木屑为原始材料，使用高密度聚乙烯与马来酸酐接枝聚乙烯为偶联剂共同来生成木塑复合型材料。将其生成的材料生产加工用在建筑中当成新型的遮阳材料。Nadir等学者探索使用边材来制作木塑复合材料^[4]。学者们使用已经腐朽的松木与木塑复合型材料共同来生成新的木塑复合型材料。该材料虽是已经腐朽的木屑产出的材料，这一类型材料虽然与木料屑生产的材料相比曲折度和拉伸度都较低，但是当腐朽的木屑比例达到近40wt％以上，该材料具有良好热稳定性。此外，腐朽的木屑制成的材料的重量较低，但是其焓与结晶度明显比优质的木材生产的材料要高的多。

近年来木塑行业在快速发展，木塑复合型材料利用其优良的特征代替了较多的原始材料，在生活中也逐步应用。张海敏学者探索^[5]聚乙烯基木塑复合材料的吸水能力与高温条件下的状况以及其力学机能，他探索到这一类型材料吸水性差、硬度较大、在高温条件里稳定性好、能抵抗外力冲击等，这些条件都符合当代家具的基本要求。吕刚等学者使用 ^[6]座椅和垃圾桶作为其探索的主要目标，他们指出木塑复合型材料有很多优良特征，其特征都符合生活中座椅与垃圾箱制作的基本要求。燕向远学者^[7]探索木塑复合质料在日常生活中门窗的附属框架里的使用，燕向远学者指出该材料和其他类型的材料对比，其拥有较好的耐压能力、防水能力等优势。

1.3 木塑界面改性原理