不同填料及塑料基木塑复合材料模压成型工艺及其性能研究

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木塑复合材料具有环境友好性、可持续性、物理机械性能好等优点,广泛应用于建筑、家具、包装运输等行业。木塑复合材料的研究和应用对我国经济可持续发展具有重要意义。本课题选用木粉、竹粉、稻壳粉、稻秸秆粉为填料,PP薄膜为基体材料,采用正交试验方法,优化了稻秸秆粉/PP木塑复合材料的模压工艺参数和原材料配比。对比研究了不同木塑复合材料(不同填料种类及含量,含油墨/无油墨的PP、PE-LD、PE-HD塑料薄膜)的力学及理化性能,并测试其表面润湿性和耐磨性,观察木塑复合材料的微观结构。研究表明:(1)稻秸秆粉/PP木塑复合材料的最佳模压工艺参数为:模压压力18MPa,模压温度190℃,保压时间25min。(2)稻秸秆的偶联剂处理对PP木塑复合材料力学性能有较大影响,以硅烷偶联剂KH570处理效果较好。(3)对稻秸秆粉/PP木塑复合材料性能影响因素大小顺序为:稻秸秆粉含量>粒径>KH570添加量(占木质纤维干重),其中,稻秸秆粉含量对木塑复合材料性能影响较显著。随着稻草粉含量增加,木塑复合材料力学性能逐渐下降,吸湿性、含水率、吸水厚度膨胀率和24h吸水率也呈现增加趋势。当稻秸秆粉含量为50%,粒径为60目,KH570添加量为2%时,制备的木塑复合材料综合力学性能较好;当粒径100目,KH570添加量4%时,木塑复合材料理化性能较好。(4)油墨对木塑复合材料力学性能及理化性能影响较大。无油墨PP薄膜与稻秸秆粉制备的木塑复合材料综合力学性能较好;而含油墨PP薄膜与稻秸秆粉制备的木塑复合材料吸水率、吸水厚度膨胀率较小。含油墨PE-LD薄膜与稻秸秆粉制备的木塑复合材料冲击韧性较好,但其综合力学性能较差。(5)不同木质纤维/PP木塑复合材料性能相差较大,稻秸秆粉/PP木塑复合材料力学性能较好;竹粉/PP木塑复合材料力学性能较差,但其有较好的理化性能。(6)模压前混炼能提高木塑复合材料性能,当木质纤维含量为50%-65%时,效果更明显。(7)木塑复合材料表面润湿性随木质纤维含量的增多而增强;而塑料基种类对复合材料表面润湿性影响较小。混炼模压制备的木塑复合材料具有一定防水性,而层铺模压制备的木塑复合材料表面润湿性较好。(8)木塑复合材料表面耐磨性随着木质纤维含量增加而下降。模压前混炼能提高木塑复合材料表面的耐磨性(木粉/PP木塑复合材料除外)。竹粉/PP木塑复合材料耐磨性最好。
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