PP木塑實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、轉(zhuǎn)速r/min105PP木塑報(bào)告摘要:采用雙螺桿擠出制備PP木塑復(fù)合材料，通過注塑成型試樣研究各組分及配比對復(fù)合材料性能的影響。根據(jù)木粉特性，試驗(yàn)結(jié)果猜想，當(dāng)木粉含量逐漸增加時(shí)一定程度，復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度彈性模量上升，韌性、拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度有一定下降，通過加入助劑進(jìn)行改善。引言木塑復(fù)合材料（WPC）是以木材和塑料為原料，加入偶聯(lián)劑等改性助劑，經(jīng)過熱壓復(fù)合、熔融擠出等不同加工方式制成的一種新型材料。本課題旨在配方中其他助劑定量情況下，研究改變木粉含量以及目數(shù)的條件下，PP木塑復(fù)合材料的性能變化。1.材料與方法1.1材料聚丙烯（PP），型號H110MA沐粉100目；PP-g-MAH；氨基類硅烷；

2、鋁酸酯；硬脂酸；EPDM;配方:材料質(zhì)量份PP100木粉50硅烷偶聯(lián)劑實(shí)際用量（g）50025050.540252.5MAH-g-PPEPDM硬脂酸1.2設(shè)備及儀器同向平衡雙螺桿擠出機(jī)，型號SHJ35（廣州市華新科機(jī)械有限公司）；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，型號1014BS（上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠）；高速混合機(jī)，型號CN10（北京塑料機(jī)械廠）；電子萬能測試機(jī)，型號CMT4204（深圳市新三思材料檢測有限公司）；海天注塑機(jī)；立式混色機(jī)。1.3木塑復(fù)合材料的制備1.3.1木粉干燥將100目的木粉放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中以140C干燥4h密閉處理。木粉表面處理把干燥后的木粉添加高速混合機(jī)中進(jìn)行攪拌，溫度控制在9

3、0至100C，分兩次加入計(jì)量好的鋁酸酯偶聯(lián)劑，兩次加入的時(shí)間間隔3min，然后再處理5min。鋁酸酯的用量為木粉質(zhì)量的2%,經(jīng)過處理，木粉表面活化度達(dá)到50%以上。（原理:采用鋁酸酯處理后，木纖維中含氧量降低，含碳量增加，木粉表面的羥基和羧基等親水性基團(tuán)與鋁酸酯中的烷氧基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成COAl化學(xué)鍵，這樣就在木粉表面形成一層鋁酸酯分子層，從而改善木粉與聚合物基體的相容性。）物料混合加料順序：（PP-氨基類硅烷）一木粉（已處理）一EPDM、MAH-g-PP、硬脂酸按比例稱量物料，依次加入高速混合機(jī)中以110C混合3min，使各組分均勻分散。1.4擠出成型采用雙螺桿擠出成型工藝制備木塑復(fù)合材料

4、。先將混合好的物料倒入喂料斗，進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)料筒，物料在螺桿的剪切、分散和擠壓作用下完成塑化并擠出木塑料。經(jīng)過前期的探索性實(shí)驗(yàn)，擠出工藝參數(shù)按表1進(jìn)行設(shè)定。表1擠出工藝參數(shù)各區(qū)溫度/C設(shè)備區(qū)域一區(qū)二區(qū)三區(qū)四區(qū)五區(qū)六區(qū)七區(qū)八區(qū)九區(qū)機(jī)頭喂料速度r/min雙螺桿17017517518018018018518518518045注塑試樣條測試方法力學(xué)性能測試木塑復(fù)合材料彎曲性能的測試參照ASTM標(biāo)準(zhǔn)中塑料彎曲試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法，跨距64mm,加壓速度為2mm/min；無缺口沖擊強(qiáng)度測試，采用塑料測試標(biāo)準(zhǔn)(GB/T1043-1993)進(jìn)行簡支梁擺錘沖擊試驗(yàn)，跨距為60mm，沖擊強(qiáng)度為2.9m/s，擺錘能量為2

5、J.每組試件為5個(gè)測樣。2結(jié)果與討論木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能MAH對彎曲性能的影響如圖1a所示，塑料基體經(jīng)過改性后，復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度得到顯著提高，并且在MAH用量為1.0%時(shí)達(dá)到最大值，與基體未改性的復(fù)合材料相比提高了50.4%。然而，隨著MAH用量的繼續(xù)增大，復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度又開始下降。當(dāng)木纖維與未改性的塑料直接復(fù)合時(shí)，由于兩者的相容性較差，木纖維在基體中不能很好地分散，在成型加工中木纖維沒有被塑料基體充分潤滑，因而界面結(jié)合較差，木纖維沒有起到增強(qiáng)作用。而經(jīng)過接枝改性的PP引入極性的酸酐基團(tuán)，與木纖維表面上的羧基發(fā)生酯化反應(yīng)而通過共價(jià)鍵連接，降低了木纖維表面能，并提高了木粉的分散性，因而改

6、善了木粉與基體之間的界面結(jié)合。MAH對沖擊強(qiáng)度的影響從圖1b可以看出,復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度的變化趨勢與彎曲強(qiáng)度的變化趨勢大致相同,同樣在MAH用量為1%時(shí)達(dá)到最大值,與塑料基體未改性的復(fù)合材料相比提高了90.8%。對于基體未改性的復(fù)合材料,木纖維和基體樹脂之間僅靠微弱的物理作用結(jié)合,當(dāng)材料受到外力作用時(shí),應(yīng)力無法從木纖維傳遞到基體,會(huì)在這些微弱的界面結(jié)合處形成應(yīng)力集中,從而導(dǎo)致材料在相對較小的外力作用下就發(fā)生斷裂?；w經(jīng)過改性后,在聚烯烴分子鏈上引入了極性酸酐基團(tuán),它與木纖維中的羥基將以共價(jià)鍵或氫鍵結(jié)合,兩者之間形成了一定厚度的界面層,進(jìn)而提高了界面結(jié)合強(qiáng)度。木粉含量對拉伸性能的影響圖中a為20份

7、木粉，b為40份含量的木粉，兩者的最大拉伸屈服應(yīng)力都是在36-38MPa之間，相差不大，出現(xiàn)最大屈服應(yīng)力也是在10-11mm之間的位移，a線在位移18時(shí)斷裂，b線在位移21時(shí)斷裂；在助劑沒有變化的情況下，b線木粉含量為a線的兩倍，但是性能上是沒有多大差異的。木粉含量對沖擊性能的影響20份木粉：序號韌性KJ/m2吸收功KJ19.2250.20229.8090.21540份木粉：序號韌性KJ/m2吸收功KJ18.1930.18028.9980.19750份木粉：序號韌性KJ/m2吸收功KJ17.7220.16927.8170.171以上三個(gè)表格可以看出，木粉份數(shù)增加時(shí)，試樣的韌性降低，也就意味著材

8、料更脆，因此需要加入EPDM對復(fù)合材料進(jìn)行增韌。2.1.5通過表面硬度測試，木粉加入后，PP木塑復(fù)合材料的表面硬度與純PP試樣是有很大提高的。3結(jié)論（1）MAH的用量以及加入可以提高木粉與PP之間的分散性，相容性更好，改變了木粉與PP之間的界面結(jié)合強(qiáng)度。（2）木粉份數(shù)從20份增至40份增加后，復(fù)合材料的韌性、沖擊強(qiáng)度下降，拉伸強(qiáng)度相差不大。4問題與建議（1）木粉表面處理時(shí)，加入鋁酸酯沒有達(dá)到相應(yīng)效果，無明顯變化。（2）配混中木粉與其他物料粘連性差，有分層現(xiàn)象，在加入擠出機(jī)料筒中，下料后存有部分木粉存在料筒中。（3）擠出過程中，牽引較困難，后期流動(dòng)性差，表面木粉粗糙，性能也較差。（4）注塑中試樣條性能不一，部分內(nèi)部存在氣泡。原因：（1）木粉表面處理時(shí)，高速混合機(jī)溫度不夠（2）木粉與PP之間相容性差，混合后很干燥，無法粘連（3）木粉與PP等原料在機(jī)筒中分散性差，相容性差（4）注塑時(shí)壓力不夠，注塑溫度低，沒有均勻塑化，也應(yīng)適當(dāng)提高冷卻時(shí)間。解決方法：（1）木粉表面處理，高速混合機(jī)溫度控制在11