环保型PVC木塑复合材料制备及性能研究

摘要

木塑复合材料是以废弃木纤维及塑料主要原料,辅以适当的加工助剂,经热压制备工艺制备而成一种新型复合材料。其产品充分体现了可再生资源与石油产品的循环利用理念,对于缓解当前木材与石油资源紧缺、环境污染严重等问题,具有十分重要的意义。
　　 本文首先探讨了影响PVC木塑复合材料界面相容性的因素;其次研究木塑复合材料的吸水性能,通过不同改性剂处理、喷漆等手段,利用FTIR、SEM等技术微观分析其界面变化及吸水机理;最后,研究不同无卤阻燃剂复配和有机化改性对复合材料阻燃性能和力学性能的影响。得到的主要结论如下:
　　 (1)对于PVC木塑复合材料界面相容性研究
　　 通过正交试验得知对复合材料力学性能影响因素大小次序:木粉含量＞偶联剂＞木粉粒径＞马来酸酐接枝剂。提高木粉含量,材料的拉伸强度和无缺口冲击强度则会下降较快;木粉的粒径过大或者过小都不利于木粉的分散,不利于材料的性能的提高;经硅烷KH550偶联剂、钛酸酯NXT201偶联剂改性能明显提高其力学性能,通过FTIR分析得知木纤维极性在削弱,同塑料等非极性物质相容能力在增强;SEM结果显示经改性剂处理的复合材料,各相分散比较均匀,各基体间的界面模糊呈连续相,呈各向同性,没有木粉团聚的现象,界面相容性得到明显改善。
　　 (2)PVC木塑复合材料吸水性能改善研究
　　 木粉含量越大,复合材料的吸水率也就越大,同是时由于复合材料吸收了水分,会导致其体积的膨胀,试样的24 h厚度变化率也较明显;木粉目数增大,吸水性能基本上都呈下降趋势,但是下降幅度不是很大;在一定浓度范围内,加入偶联剂处理复合材料比未加偶联剂处理的吸水性要小。再增加偶联剂则改善效果则不明显,在实际生产中势必会增大产品原材料的成本,不太具有可行性;表面喷漆处理,能明显降低木塑复合材料的吸水性能;FTIR分析经改性处理复合材料羟基(-OH)振动特征峰明显变弱及吸附水的振动峰减缓,说明处理后的羟基数减少,改善了复合材料的吸水性能;SEM微观分析得知经改性处理复合材料各基体间的界面模糊呈连续相,无空隙,进一步验证以上结论。
　　 (3)PVC木塑复合材料的阻燃性能研究
　　 为改善PVC木塑复合材料的阻燃性能,通过有机化硼酸锌和ATH复配及有机化膨润土和ATH复配体系,在添加量明显降低的情况下,实现了阻燃与力学性能的双改善效果,在添加量为15份有机化硼酸锌及5份ATH时极限氧指数为26.8％,拉伸强度14.80 Mpa,冲击强度达到19.42 KJ/m2,对于复合材料综合性能改善效果更优;通过热重及微重分析得知,这两种复配体系虽然改善了复合材料的力学性能,但却使起始分解温度有所降低;而在达到热失重量为50％时,经有机化改性复配的复合材料对应温度延缓了将近200℃,从而大大提高了PVC木塑复合材料的阻燃性能。