PE/木塑复合材料制备及性能研究

摘要

木粉经处理后,可以用适当的方法与高分子材料复合加工成木塑复合材料。木塑复合材料不仅有着像木材一样大自然的外观,还有木材的性能,例如可据、可订、可涂漆。同时,它的吸水性比木材小,不开裂,还可防止白蚁等害虫的侵蚀。面对越来越少的森林面积,研究木塑复合材料的制备和各项性能指标对推动天然纤维复合材料在现实生活中的运用意义重大。
　　 本文通过实验和数值模拟对PE/木塑复合材料进行了较全面的研究,现对全文研究结果总结如下:
　　 1、面对单螺杆挤出机混合效果不佳的问题,采用先造粒后挤出的方法。为了顺利能够造粒,本章对造粒系统、切粒机的工作原理进行了深入研究并进一步提出造粒装置造粒不规则的原因及解决问题的对策。
　　 2、以螺杆与流道间天然纤维复合材料熔体为研究对象,用流体有限元分析软件POLYFLOW模拟得到了螺杆与流道之间非等温流变行为的温度场,并分析了螺杆转速,料筒温度等参数对螺杆与流道之间的非等温流变行为的温度场分布的影响。
　　 3、在模拟的基础上,利用单片机测温仪和数显调节仪测出了螺杆与流道间熔体实际温度与设定温度之间的温差,结果为:温控程序测出当螺杆处于低转速时,螺杆转动导致的剪切生热和摩擦生热产生的温度大概在13℃-19℃左右;当螺杆处于高转速时,剪切生热和摩擦生热会对温度产生重大影响,此时上升的温度大概在40℃-48℃。
　　 4、得到温度的变化情况后,顺利解决了木粉烧焦的问题,成功挤出正常颜色的木塑复合材料。在此基础上自行设计造粒装置,经过多重方案的尝试,得到了木塑复合材料造粒方案。
　　 5、当木粉与塑料的比例为3.012时,木粉含量达到最大值。
　　 6、对木塑复合材料的耐热性、吸水率及吸水后的尺寸稳定性进行了较全面的研究。结果如下:当偶联剂含量占全部原料质量的1.27％的时候偶联剂的作用达到比较好的效果,偶联剂的加入对其耐热性、吸水率及吸水后的尺寸稳定性等性能都有一定改善;当塑料含量/木粉含量为0.92时,木塑复合材料性能达到最佳状态;偶联剂的加入可以改善木塑复合材料的吸水率;PP塑料和木粉的界面结合性能要好于PE塑料,但由于PP塑料的熔点要比PE高很多,木粉更容易烧焦。