硅烷偶联剂改性木塑复合材料的研究文献综述

 2022-08-02 02:08

1. 研究目的及意义

随着经济快速发展,人们对自然资源的需求日益增加,木材的供应已经远远不能满足于人们的需求。塑料作为一种新型环保复合材料,具有防腐蚀、质轻、制作成本低廉等特点,在生活中应用广泛。然而,塑料制品的废旧物处理也成为了一个急待解决的环境问题。木塑复合材料的出现就很好的解决了木材供应量不足及塑料废弃物处置的问题。木塑复合材料(WPC)是一种由木质纤维填料和塑料按照一定的比例制成的新型复合材料。由于木塑复合材料既有木材美观的质感和可以二次加工,又有塑料的耐久性和可重复加工性能,木塑复合材料的广泛使用有利于节约资源和环境保护,很好地解决了使用塑料产品废弃后所带来的一系列社会和生态问题。因此研究木塑复合材料有利于环境的保护和经济效益的最大化,是一种前景十分广泛的复合材料。

WPC性能的影响因素有很多,但最主要的是因为植物纤维和塑料是属于两种不同的材料,塑料表面的基团是非极性的,而植物纤维却含有许多极性基团(如羟基、酚羟基等) ,所以木质纤维填料和塑料的相容性较差[1]。使用不经过改性处理的天然纤维来直接制作WPC,较差的界面相容性会对WPC的机械性能产生影响[2]。改善两者之间的界面相容性,可以很好提升木塑复合材料的性能。

2.国内外研究概况

早在1907年,Leo H.Bend博士就利用木粉与热固性酚醛树脂复合制成了木塑复合材料,木塑复合材料由此诞生了[3]。起初,木塑复合材料所用塑料基体一般为未成形热固性塑料的预聚物[4],到了20世纪60年代初,人们开始采用热塑性塑料作为基体处理实体木材,制备新型的热塑性材料木塑制品。这种木塑制品制备的步骤与之前的制备方法有所不同,它是将木粉和热塑性塑料置于高速混炼机、挤出机中,再均匀混合、造粒,然后经过挤出成型、冷却、定向切割等制备,形成高性能的木塑复合材料,通常称其为塑合木。到了20世纪80年代后,人们开始了对塑料填充改性技术的研究。

Kumari 等[5]研究表明,升高成型温度和增加塑料基体含量有利于较高纤维含量(质量分数为70%~90t% )木塑复合材料的力学性能。

Kociszewski等[6]研究发现,工业木粉的尺寸增加能明显增强木粉/PVC复合材料的力学性能,这是由于尺寸大的木粉长径较小尺寸木粉大,让应力在木粉与塑料基体之间的传递更有力。

Nourbakhsh[7]等研究发现,在使用处理木粉技术相同的前提下, 木粉含量对WPC的吸水率有影响,且木粉含量越高,木塑复合材料的吸水率越高。这是由于木粉的含量越多,材料表面的羟基就越多,因此木塑复合材料的吸水率就越高。

秦特夫[8]研究了木粉加入量对木塑复合材料的影响,发现随木粉添加量的增加,复合材料的抗弯强度和抗拉强度随之增加,木粉比例达到30%时,强度达到最大值。木粉表面的酯化处理可以改善木塑界面之间的相容性和复合材料的均匀性。

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