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随着经济突飞猛进的发展,人类对材料的要求也日益增长,目前市场上的木塑复合材料(WPC)存在很多不足之处,特别是成本高、强度低,这都不能满足人们对高性能产品的需要,本文使用双螺杆挤出机制备炭塑复合材料,首次提出木炭增强塑料合金并测试其性能。本文利用HAKKE minilab对炭塑复合材料挤出成型,分别制备了HDPE/UHMWPE/木炭复合材料、PP/UHMWPE/木炭复合材料、ABS/UHMWPE/木炭复合材料,并测试其相关性能,结论如下:(1)拉伸性能表明,木炭含量为60%、70%两种情况下,三种复合材料的拉伸性能、断裂伸长率均随超高分子量聚乙烯比例的增加而增大,最高可达89.16MPa,断裂伸长率最大32.05%,说明基体与增强相之间有良好的界面相容性。(2)三种复合材料的弯曲性能均表明随着UHMWPE含量、炭含量的增加,复合材料的弯曲强度明显的上升,弯曲强度最高可达到88MPa,说明UHMWPE可以改善材料内部结合强度,同时木炭起到增强相的效果。(3)热膨胀性能表明树脂的热膨胀性比复合材料大得多,在-30℃~80℃温度段内,HDPE、PP、ABS的线性热膨胀系数分别为173.28×10-6ppm×K-1、167.69×10-6ppm×K-1、83.68×10-6ppm×K-1,相比较而言UHMWPE的LCTE值大得多,为232.03×10-6ppm×K-1,加入木炭之后膨胀性能大幅度降低,保持在65~120×10-6ppm×K-1之间,说明木炭能限制树脂的膨胀行为。(4)动态热机械分析结果表明,HDPE/UHMWPE/木炭复合材料的储能模量随HDPE、炭含量的增加而增大,表现出更强的刚性。PP/UHMWPE/木炭复合材料、ABS/UHMWPE/木炭复合材料的储能模量均随UHMWPE含量的增加而明显增大,刚性增强,随着温度不断升高储能模量下降,到玻璃态转化点之后趋于零。损耗因子随温度升高先增大后减小,UHMWPE使材料内耗降低,改善了材料间界面相容性。(5)测试三种复合材料拉伸性能之后收集其断面,喷金处理后观察微观性能,结果表明不添加超高分子量聚乙烯的情况下,虽然木炭被熔融的塑料包裹,但可以看出材料断裂处于树脂和木炭的界面,内部存在大量的孔洞结构,表现为脆性特征,而加入一定量的UHMWPE之后树脂和木炭之间混合均匀且致密,在双螺杆啮合压力下树脂可以融入木炭孔洞结构,材料断裂时木炭起到增强作用,使复合材料机械性能得到改善。(6)材料吸水性能表明纯树脂吸水率很小,常温下浸泡七天质量变化不大,而添加木炭之后吸水性大幅度增加,说明炭塑复合材料吸湿性主要是木质材料对水分的吸收。