木粉粒径及级配对PVC木塑复合材料流变及力学性能影响

摘要

木塑复合材料（Wood Plastics Composites，简称WPC）是将天然纤维和各种树脂材料复合加工形成的一种新型材料。木塑复合材料具有耐潮湿，耐虫蛀，尺寸稳定性好，不易翘曲变形等优点。聚氯乙烯（Polyvinyl chloride polymer，简称 PVC）木塑复合材料相对于其它基体的木塑复合材料具有价格低，强度高，木质感强，阻燃性能优异等特点。PVC木塑复合材料在建材、装饰领域应用日益广泛。但是PVC木塑复合材料熔融加工时粘度大、加工难度高，同时PVC高温易分解。所以要求在不提高温度前提下，尽量降低其熔融加工粘度。
　　本文通过调节木粉粒径及级配，增大木粉堆砌体积分数的方式，在不提高温度前提下降低 PVC木塑复合材料熔融时的粘度。并研究了木粉及级配对PVC木塑复合材料力学性能的影响，找出木塑复合材料最佳配方。
　　首先对木粉进行筛选，分析市售杨木木粉粒径分布，为了获得更高的堆砌体积分数选择60、100、150目木粉作为基础木粉，300+目木粉作为级配木粉。基础木粉与级配木粉按照一定质量比设计了9组木粉。
　　然后分别取同等质量的9组木粉与PVC以及塑化剂等助剂混合成木塑复合材料粉料。将粉料依次放入转矩流变仪，在185℃下混炼8分钟，测量每组试样的粘度。结果表明温度一定的情况下，木塑复合材料熔融时的粘度随木粉粒径增大而增大。合理的级配能明显降低木塑复合材料熔融时的粘度，改善PVC木塑复合材料加工流动性能。其中基础木粉为60目并且基础木粉与级配木粉质量比为3:7时PVC木塑复合材料加工流动性能最好。
　　最后采用自行设计的模具，将上面得到的木塑复合材料粉料在185℃平板硫化机中成型，保压压力10Mpa，保压时间10min，最后脱模得到WPC板材。对WPC板进行拉伸、弯曲性能测试和动态热机械分析。结果表明100目木粉由于粒径大小适中，木粉可以与塑料基体形成良好的机械咬合，所以拉伸强度和弯曲强度大于60目和150目木粉。合理的级配能改善基体塑料的粘度使木粉与基体界面结合更好从而提高材料的拉伸弯曲强度。动态热机械分析表明，储能模量、损耗模量及热变形温度随着木粉粒径增而增大，损耗因子随木粉粒径增大为减少。储能模量、损耗模量均随着300+目级配木粉的增加而减小，但是级配对玻璃化转变温度基本没有影响。综合考虑基础木粉为100目，基础木粉与及配木粉质量比为3:7时WPC力学性能最佳。

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第1章 绪论

1.1木塑复合材料概述

1.2木塑复合材料的复合形式、应用及常用加工工艺

1.3木塑复合材料原材料及特点

1.4木塑复合材料流变性能研究

1.5木塑复合材料国内外研究现状

1.6本课题的研究目的及内容

第2章 木粉粒径及级配设计

2.1前言

2.2聚合物填充体系的流动性质

2.3实验原材料和设备

2.4木粉的粒径及其分布

2.5木粉筛选及粒径级配设计

2.5本章小结

第3章 木粉粒径与级配对WPC加工流动性能的影响

3.1前言

3.2实验原材料和仪器设备

3.3实验

3.4结果与分析

3.5本章小结

第4章 木粉粒径与级配对WPC力学性能的影响

4.1前言

4.2实验原材料和设备

4.3 PVC木塑复合材料板的制备

4.4材料力学性能测试

4.5力学测量结果

4.6木粉粒径及级配对PVC木塑复合材料影响

4.7显微镜下断面分析

4.8动态热机械分析

4.9本章小结

第5章 结论与展望

致谢

参考文献