第41卷第4期化工新型材料Vol. 41 No. 42013年4月NEW CHEN ICAL MATERIALS●159●官能化聚烯烴改性塑木復(fù)合材料的研究趙秀滲向乾坤(武漢生物工程學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程系,武漢430415)摘要采用官能化的聚烯烴樹脂代替?zhèn)鹘y(tǒng)的未改生的聚烯烴樹脂,提高了基體樹脂的流動性和樹脂與木粉之間的界面粘結(jié)。從而增強了塑木復(fù)合材料的性能。結(jié)果表明該材料的性能指標(biāo)可以通過調(diào)整官能化聚烯烴的種類(如PE.PP等)和含量而方便調(diào)節(jié)。關(guān)鍵詞官能化聚烯烴,塑木復(fù)合材料,改性Research of function:alized polyolefin modifiedplastic wood composite materialsZhao Xiuqir Xiang Qiankun(Department of Chemistry and Environmeng Engineering, Wuhan Bioengineering Institute , Wuhan 430415 )Abstract Using functionalized polyolefin resin ins ead of the conventional unmodified polyolefin resin, while impro-ving the fluidity of matrix resin and the adhesion at the in erface between resin and wood flour ，thereby enhancing the per-formance of wood piastic composites. The results showed that the properties of the material can be conveniently adjusted byregulation of functionalized polyolefin species ( such as PI, PP etc. )and content.Key words functionalized polyolefin, wood plastic composite,modification塑木復(fù)合材料(WPC)是由天然纖維與合成樹脂構(gòu)成的復(fù)1.3.1木粉/PP 系列塑木材料實驗配方合材料,是環(huán)保材料”。傳統(tǒng)的提高植物纖維在樹脂中分散實驗樣品編號及配方(2]見表1(為質(zhì)量比)。性的方法是在共混前對植物纖維進行絲光處理或者使用耦聯(lián)表1木粉/PP 系列實驗配方表劑進行耦合。雖然這些方法可以一定程度上促進其與樹脂的樣品木粉/9PP/%FPP/%相容性,增加其分散度,從而提高塑木產(chǎn)品的力學(xué)性能,但是WPC-1-150455WPC-1-255存在操作復(fù)雜、生產(chǎn)成本提高等問題。針對這些問題,本研究WPC-1-315采用了提高樹脂極性和加工流動性的方法,解決了植物纖維WPC-2-101與基體樹脂之間的界面粘合問題，同時解決了植物纖維在加WPC-2-225工過程中的分散問題,而這一技術(shù)的關(guān)鍵就在于基體樹脂的官能化。WPC-3-1WPC-3-21實驗部分2.WPC-4-1101.1 主要原材料WPC-4-2官能化聚丙烯(FPP)、官能化聚乙烯(FPE)均為實驗室自制;木粉(鋸末):粒徑0. 25 ~0.35mm,武漢市木材加工廠;WPC-0-1WPC-0-2PP. PE及其它加工助劑:市售。WPC-0-3.20_c1.2 主要設(shè)備與儀器高速混合機: SHR-50A,江蘇貝爾機械有限公司;同向平1.3.2秸稈粉/PP 系列塑木材料實驗配方行雙螺桿造粒機組:SHJ-35型,廣州華新科機械有限公司;沖實驗樣品編號及配方見表2(為質(zhì)量比)。擊試驗機: HIT 50,德國Zwick/Roell集團;維卡熱變形測試表2秸稈粉/PP 系列實驗配方表儀:ZWK1000,MTS工業(yè)系統(tǒng)(中國)有限公司;掃描電子顯微秸稈粉(SP)/%P/%鏡(SEM)(XL-30 FEG型):荷蘭Philips公司。1.3實驗配方及過程SPP-1-26530實驗過程:高速混料- +熔融擠出造?！鷫喊?性能測試。SPP-1-3基金項目:武漢市科研項目(2010093)作者簡介;趙秀琴(1979- ),女,碩士,講師.主要從事復(fù)合材料研究。.●160●化工新型材料第41卷其他組實驗配方數(shù)據(jù)變化趨勢如表1,其中各種助劑(包從圖可看出,當(dāng)有增容劑官能化聚烯烴存在時,材料的沖括抗氧劑、穩(wěn)定劑潤滑劑等)占樹脂總量的3wt%,材料的加擊強度隨填料的含量增加而增加,同時,在填料含量相同的情工溫度為185~ 190C。況下,材料的沖擊強度隨增容劑含量的增加而增加。這一結(jié)1.3.3PE系列塑木材料實驗配方果說明官能化聚烯烴在塑木材料中的重要作用。比較聚乙烯在上述PP系列塑木材料的制備過程中,由于PP的熔體基和聚丙烯基塑木材料的整體沖擊強度值可以發(fā)現(xiàn)，前者的強度較低,產(chǎn)品難以發(fā)泡,盡管材料的力學(xué)性能表現(xiàn)較好,但平均沖擊強度要優(yōu)于后者,這種現(xiàn)象的形成有兩個原因,其一材料的密度與實際木材有較大差距，而且隨木粉含量的增加，是聚乙烯較聚丙烯有更好的沖擊韌性,其二是聚乙烯基材料這種差距會逐步增大(見后文)。為此,我們在制備PE系列塑內(nèi)部的泡孔結(jié)構(gòu)使得材料的沖擊韌性大幅度提高。沖擊韌性木材料時,主要注重其發(fā)泡性能的研究。為了簡便起見,表3的提高可以極大地拓寬塑木材料的使用范圍。只列出秸稈粉/PE塑木材料的具體配方。2.3 板材吸水厚度膨脹率測定3秸稈粉/PE系列實驗配方表塑木板材吸水厚度膨脹率的測定參照國標(biāo)GB/T 17657-樣品秸稈粉(SP)/%_ PE/% FPE/%_ 發(fā)泡劑/wt%_1999。測量工作在30min內(nèi)完成。SPE-1-14552(表5不同塑木板材的吸水厚 度膨脹率(厚度4mm)SPE-1-23020吸水厚度膨脹率%SPE-1-315WPC-2-1SPE-2-1401WPC-2-2SPE-2-2251C2CSPP-2-1SPF-2-310SPP-2-2●按樹脂含量計算wt%WPC-0-1WPC-0-22其中,官能化聚乙烯(FPE)為自制,除發(fā)泡劑外，其他助劑SPE2-14. ;(如成核劑、交聯(lián)劑、潤滑劑和分散劑等)為樹脂含量的15wt%。擠出溫度為140~145C ,發(fā)泡溫度為185C。從表可看出,當(dāng)塑木材料中沒有增容劑存在時,由于樹2結(jié)果與討論脂與填料之間的界面相互作用弱,水很容易浸人填料中而使得材料吸水膨脹,此時其吸水厚度膨脹很大,與普通的密度板2.1 密度材料的密度參照國標(biāo)GB/T 17657-1999測得,結(jié)果如表4差別不大。但是,在加人增容劑的體系中，板材的吸水厚度膨脹迅速減小,這是由于基體樹脂與填料界面強度的增加所致。所示。從吸水膨脹的結(jié)果看,發(fā)泡材料的吸水膨脹率要略低于未發(fā)表4不同塑木材料的密 度泡材料,這是由于部分水分進人泡孔結(jié)構(gòu)所致,但是這種趨勢密度/(g/cm2)并不明顯。因為此時材料的總吸水率也會相應(yīng)增加。0.8圖3為加入增容劑前后的材料斷面掃描電鏡圖。從圖可看到,對于加入增容劑[53的體系,其基體樹脂與填料的界面結(jié)0. 93合緊密,而且填料分散較均勻;而對于未加增容劑的體系,材0.5料的界面不好,存在間隙。0. 562.4塑木板材的握螺釘力塑木板材的握釘力的測定參照國標(biāo)GB/T 17657-1999.從表4可看出,當(dāng)聚乙烯塑木材料經(jīng)過發(fā)泡過程以后,其表6不同塑木板材的握釘力密度較聚丙烯塑木材料有明顯下降,基本接近木材的密度。握釘力N2.2缺口 沖擊韌性[3]垂直板面1320材料的缺口沖擊性能參照國標(biāo)GB/T 17657-1999測定。平行板面1100材料的缺口沖擊強度比較見圖1和圖2。153511209851241精桿暢未含就900圖1木粉/PP 系列塑木圖2 秸稈粉/PE 塑木系列1165樣品缺口沖擊強度比較第4期趙秀琴等:官能化聚烯經(jīng)改性塑木復(fù)合材料的研究●161●709 150 12.588 sern ND25WPC-2-1WPC-0-1圖3增容劑的加入對基體與填料界面的影響圖4發(fā)泡樣品的泡孔結(jié)構(gòu)圖從表6可發(fā)現(xiàn),對于發(fā)泡的塑木板材而言,其握釘力要小參考文獻于未發(fā)泡的塑木板材。這是由于板材中的泡孔結(jié)構(gòu)(如圖4)[1] Hai Hongiang, Pascal Kamdem D. Development of poly( viny可以使得材料整體變得酥松所致。但是對于發(fā)泡材料(60]而chloride)/ wood composites. A literature review[J]. Journal of言,雖然其對于螺紋釘?shù)奈蔗斄ι孕?其對射釘?shù)某葬斝Ч猇inyl &Additive Technology , 2004,10(2):59-69.大大好于未發(fā)泡材料，因為其中的泡孔結(jié)構(gòu)可以吸收入釘以[2]危學(xué)兵,孟正華,許麗，等.內(nèi)外飾用聚丙烯材料配方對性能的影響規(guī)律研究[J].塑料工業(yè),2011,39(9):20-23.后的體積膨脹。[3]李思遠 .楊偉，史煒,等.木粉/聚丙烯復(fù)合材料力學(xué)性能及結(jié)晶行為研究[J].塑料工業(yè)2005.33(5):146- 147.3結(jié)論[4]吳清鶴,李永鴻,孔萍 ，等.增容劑對再生聚丙烯/木粉復(fù)合材料性能的影響[].工程塑料應(yīng)用，2006.35(1):26-29.增容劑官能化聚烯烴存在時,材料的沖擊強度隨填料的[5]揣成智,李樹，藺艷，等.聚丙烯/接枝木纖維復(fù)合材料相容性及含量增加而增加,板材的吸水厚度膨脹迅速減小,若進-步進性能的研究[].中國塑料200145):23-28.行發(fā)泡處理后材料性能更加改善。制備的各種塑木復(fù)合材[6] 王鑫,齊暑華,吳波，等. PVC/WF復(fù)合發(fā)泡材料的研究[J].現(xiàn)料,主要機械性能完全達到或超過同類密度板或刨花板的國代塑料加工應(yīng)用,2011,23(I);12-15.家標(biāo)準,完全可以起到替代以上產(chǎn)品的作用。收稿日期:2012-04-09(上接第158頁)快速上升,當(dāng)脫脂劑濃度達到1.5%時,其對炮彈表面保護脂的脫脂率達到100%。這主要是因為，脫脂劑脫脂時,其內(nèi)部通過實驗確定炮彈表面脫脂高效水基脫脂劑的最佳配方表面活性劑的濃度必須大于臨界膠東濃度,脫脂劑才具有較為:SDBS 2g/L,OP-10 1g/L, TX-10 2g/L, 6501 3g/L, 偏硅酸強的去污能力,且在一定范圍內(nèi)，脫脂效果會隨脫脂劑的濃度鈉3g/L,碳酸鈉2g/L.該脫脂劑最佳脫脂工藝條件為:采用提高不斷提高8。通過本實驗可以確定,在本實驗條件下,脫噴淋脫脂,噴淋壓力0. 1MPa,噴淋溫度40C ,噴淋時間3min。為進一步確定該脫脂劑實際使用性能,在彈藥維修脫脂脂劑濃度在1. 5%以上使用，可以有很好的脫脂效果。線進行了放大試驗。結(jié)果表明:該水基脫脂劑對炮彈保護脂具有優(yōu)良的脫脂效果,是- -種清洗性、防銹性好,對金屬無腐蝕的高效水基脫脂劑，完全可以滿足炮彈維修涂裝前炮彈表面保護脂的清洗要求。005↑1322334[1]李金桂.清洗劑、除銹劑與防銹劑[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，圖2脫脂劑濃度對圖3脫脂時間對2011:94-95.脫脂效果的影響[2] 樊新民,李景.金屬清洗劑的應(yīng)用[J].材料保護2003,7(9>.56-57.[3]陳潔.高效水基金屬清洗劑的研制[J].腐蝕與防護，2001,2.5脫脂時間對 脫脂效果的影響(12):546-547.脫脂時間也是影響脫脂劑脫脂效果的重要因素。本實驗[4]李學(xué)剛.陰、陽離子混合表面活性劑的表面活性[J].日用化學(xué)工業(yè),1997,(3):12-15.研究了在20C和40C實驗溫度下,脫脂時間與脫脂率的關(guān)[5]魏銘,朱焱.無磷水基金屬清洗劑的研制[J].材料保護.2007，系。實驗條件:噴淋時間3min,噴淋壓力0.1MPa,脫脂劑濃(4):30-32.度1.5%。實驗結(jié)果如圖3所示。[6]張?zhí)靹?表面活性劑應(yīng)用技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，從圖3可以看出,脫脂溫度不同,脫脂率達到100%的脫2001,45-50.脂時間也不同,溫度越高,所需的脫脂時間就越短。延長脫脂[7] 沈繼洲,李新立.環(huán)保無磷水基鋅件脫脂劑研究[J].材料保護，2004,5(3):27-30. ，時間，脫脂率會不斷提高,最終可以使炮彈表面完全脫脂。[8]傅樂峰,壽建平,等.高效水基金屬脫脂劑的研究[J].表面技通過本實驗可以確定,在本實驗條件下,噴淋溫度40°C術(shù),2001,(7):12-15.時,最佳脫脂時間為3min。收稿日期:2012-04-08