木塑模板复合工艺及性能研究

摘要

木塑复合材料是一种新型环保材料,在国内外的应用领域不断扩大,产品种类不断增多。近年来,我国建筑行业的大力发展为木塑复合材料作为建材在该领域的应用提供了广阔空间,开展建筑用木塑复合模板的研究对促进我国建筑模板工业的发展,拓展木塑复合材料的应用领域,具有积极的意义。
　　 本论文以桦木碎屑和高密度聚乙烯(HDPE)为主要原料,采用挤出工艺生产木塑复合材料；以木塑复合材料为表层、木质材料为芯层,通过胶接复合制作木塑复合建筑模板,依据模板标准进行性能测试。研究分析了机械粗化、微波处理及低温等离子体表面处理方式对木塑复合材料表面性能变化的影响,表面处理对材料复合粘接性能的影响。研究了木塑复合模板的力学性能与复合材料界面的关系及不同表面处理对复合胶接性能变化的影响。利用表面粗糙度测量仪、界面张力接触角测量仪、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线光电子能谱仪(XPS)等仪器对处理前后木塑复合材料表面变化进行表征,通过万能力学试验机对胶接性能及复合模板强度进行测试,采用扫描电子显微镜(SEM)对粘接断裂面进行图像分析。研究结果如下:
　　 (1)木塑复合材料经表面处理后能够与木质类材料进行良好的粘接复合。以胶合板为芯层刚性增强层时,木塑复合模板厚18mm时能够达到模板力学指标；表层木塑材料厚度变化对模板力学性能影响不大,芯层刚性木质材料种类对力学性能有显著影响。
　　 (2)在实验所选胶黏剂种类范围内,丙烯酸酯和异氰酸酯胶黏剂胶接效果最好；橡胶类胶黏剂胶接强度较低；聚烯烃类胶黏剂强度测试值居中；胶接强度与胶黏剂种类直接相关。
　　 (3)粗化处理可以改变材料表面形貌,增大表面粗糙度,增大胶接面积:微波处理后木塑材料表面接触角变化不大,润湿性及表面能无明显变化规律；低温等离子体处理后木塑材料表面接触角显著减小,润湿性增强,表面能增大。
　　 (4)FTIR谱图及XPS分析表明,表面处理可以改变木塑复合材料表面化学结构,木塑表面C=C对称结构减少,O/C增大；木塑表面活性自由基及含氧基团增多,并有新含氧基团生成,如CH2C=O基团。
　　 (5)材料表面粗糙度,微波及低温等离子体化处理时间、功率对胶合强度均有显著性影响。SEM图像分析显示,不同表面处理方式的粘接破坏形式不同,粘接力来源不同。