木塑复合材料的界面改性方法

木粉_聚乳酸可降解复合材料性能研究

文章编号 :1001-9731(2014 05-05037-04

木粉 /聚乳酸可降解复合材料性能研究 *

宋丽贤 , 姚妮娜 , 宋英泽 , 丁涌 , 杨松

(西南科技大学四川省非金属复合与功能材料重点实验室 -省部共建国家重点实验室培育基地 , 四川绵阳 621010

摘要 : 用生物可降解材料聚乳酸 (P L A 和桉木粉 (W F 为原料 , 制备木

粉 /聚乳酸 (W F /P L A 复合材料 , 为实现木塑复合材料完全生物降解提

供新思路。采用傅立叶变换红外光谱仪 (F T -I R 、扫描电子显微镜 (S E

M 、同步热分析仪 (T G /D S C 及电子万能试验机研究了改性前后木粉的红外结构 , W F /P L A 复合材料的微观形貌、热性能和结晶性能以及其力学

性能。结果表明 , 偶联剂 K H -570的烷基结构成功接枝到了木粉表面 ; 改性后的木粉在聚乳酸基体中分散均匀 ; 木粉的添加有利于 W F /P L A 复合材料异相成核结晶和热稳定性的提高 ; 木粉对 P L A 起到增强作用 , 当木粉填量为

50%(质量分数时 , W F /P L A 复合材料的拉伸强度最大 , 值为 29. 9M P a , 比纯 P

L A 提高了 10M P a , 木粉填量为 30%(质量分数时 , W F /P L A 复合材料的弯曲强度最大 , 值为 43. 2M P a , 比纯 P L A 提高了 7. 3 M P a 。

关键词 : 聚乳酸 ; 木粉 ; 复合材料 ; 力学性能 ; 微观形貌

中图分类号 : T Q 327. 8文献标识码 :A D O I :10. 3969/j . i s s n . 1001-9731.

用于塑木挤出基本配方如下

.

. .word.zl. 用于塑木挤出根本配方如下：

名称规格添加量〔公斤〕

PE回料 25

木粉(糠粉,竹粉〕 60-80目 60-75

滑石粉或轻质碳酸钙 1000目左右 10-15

马来酸酐接枝PE 接枝率不小于0.8 2-3

PA-02 挤出专用 1.9-2.3

PE蜡国产 0.65〔也可不加〕

抗老化剂抗氧剂+UV剂据情而加

据情添加一定量的抗老化剂如抗氧剂UV剂。也可全用木粉，也可木粉和竹粉搭配使用但竹粉含水率较高。此配方具有以下特性：

1，可提高生产速度，提升产能。

2，提高产品的力学性能，如弯曲强度，冲击强度，弯曲模量，降低含水率和吸水率。

3，产品外表质量好。

4，无需加偶联剂简化工艺，降低本钱。

5，良好的抗静电性能，保护产品的外观清洁。 .

.

. .word.zl. 6，提高产能，降低人工，水电本钱提升效益。比硬脂酸盐，硬脂酸，石蜡，PE蜡润滑体系挤出速度提高30%左右。

国外提高木塑复合材料性能的方法

２０１３年Ｏ２期总第１７６期　黄金富・国外提高木塑复合材料性能的方法　・５７・　

２原料的性能的影响　

在实用中，木粉原料和热塑高分子塑料原料的获得倾向于　

通过回收废弃木料和塑料来得到。这些回收料中通常是多种　

木粉或多种塑料的混合物。但研究中，出于对实验变量控制和　

结果讨论的方便，通常使用纯的原料。这里就拉开了实验研究　

和实际应用的距离。目前关于使用回收材料对木塑复合材料　

的影响方面的研究还比较缺少。　

Ｈｕａ　Ｇａｏ等人的研究　将聚丙烯（ＰＰ）和聚乙烯（ＰＥ）按不　

同比例混合（ＰＰ／ＰＥ＝８０％／２０％和ＰＰ／ＰＥ＝２０％／８０％）来模　

拟回收塑料混合物。不同比例的ＰＰ和ＰＥ对制造的复合材料　

造成了明显的性能区别。由于复合材料受到木纤维的增强，其　

拉伸模量并没有像两种塑料原料那样有明显的差距。然而，在　

加入相容剂马来酸酐（ＭＡＨ）时，ＰＰ／ＰＥ（２０％／８０％）的冲击强　

度和模量获得了更加明显的增益。对蠕变性质，ＰＰ／ＰＥ（８０％／　

２０％）相比于ＰＰ／ＰＥ（２０％／８０％）混合物与木粉的复合材料表　

现出更加大的蠕变和残余变形，在加入了ＭＡＨ的情况下，差　

距减小。这些区别可能归结于ＰＰ链比ＰＥ链有更高的硬度。　

在断口形态分析中，ＰＰ／ＰＥ（８０％／２０％）的复合材料表现出更　

多空隙，而且球状的ＰＥ相和连续的ＰＰ相之间的界面比较清　

晰，或许说明了ＰＰ更难融合（这种情况由ＭＡＨ的加入得到改　

善）。　

Ａｂｄｏｌｌａｈ　Ｎａｊａｆｉ等人　研究了不同的自然纤维原料对机械　

和吸湿性能的影响。他们发现，虽然长期吸湿性能符合动力学　

的统计模型，但短时间的吸湿率依赖于木纤维的种类，而且统　

计模型的参数也与木纤维种类相关联。机械性能方面，用木锯　

屑的复合材料在弯折测试中表现出了最差的弹性模量、断裂模　

量、屈服应力和的屈服点能量；相对的，中密度纤维板砂光粉的　

测试值最高。　

３　制造工艺的机械性能的影响　

木粉和基体的结合效果好坏导致机械性能的好坏。对于　

苄基化木粉与塑料界面相容性研究

第２４卷第４期　Ｖ０１．２４　Ｎｏ．４　木材工业　ＣＨＩＮＡ　ＷｏｏＤ　ＩＮＤＩ７ＳｌＴＲＹ　２０１０年７月　Ｊｕｌｙ　２０１０　

ｌ研壹怒　窖考　；裁。　

苄基化木粉与塑料界面相容性研究　

姜志宏　，沈建　，孙丰文　，张彰　

（１．浙江农林大学工程学院，浙江临安３１１３００；２．南京林业大学竹材工程研究中心，江苏南京２１００３７）　

摘要：采用氯化苄对木粉进行改性，探讨了苄基化木粉的表面自由能、极性和热塑性，并测试了苄基化木塑复合材　料的拉伸强度和静曲强度。结果表明，苄基化木粉自由能低、极性小，与塑料的相容性好、热塑性好，苄基化木塑复合　

材料的强度高。　关键词：苄基化；塑料；相容性；木塑复合材料　中图分类号：￥７８１．７；￥７９２．１１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１—８６５４（２０１０）０４～００１２—０３　

Ｂｅｎｚｙｌａｔｅｄ　Ｗｏｏｄ　Ｐｏｗｄｅｒ　ａｎｄ　Ｐｌａｓｔｉｃ　Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ　

ＪＩＡＮＧ　Ｚｈｉ—ｈｏｎｇ　，ＳＨＥＮ　Ｊｉａｎ　，ＳＵＮ　Ｆｅｎｇ－ｗｅｎｚ，ＺＨＡＮＧ　Ｚｈａｎｇ２　

（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ａ＆Ｆ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌｉｎａｎ　３１１３００，Ｚｈｅｊｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａｔ　２．Ｂａｍｂｏｏ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｅｎｔｅｒ，Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００３７，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｂｅｎｚｙｌ　ｃｈｌｏｒｉｄｅ　ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｍｏｄｉｆｙ　ｗｏｏｄ　ｐｏｗｄｅｒ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｗｏｏｄ　ａｎｄ　ｐｌａｓｔｉｃ　

ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ　ｆｏｒ　ｂｅｔｔｅｒ　ｂｏｎｄｉｎｇ．Ｂｅｎｚｙｌａｔｅｄ　ｗｏｏｄ　ｐｏｗｄｅｒ　ｗａｓ　ｔｅｓｔｅｄ　ｆｏｒ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｆｒｅｅ　ｅｎｅｒｇｙ，　

木塑简介

木塑

百科名片

木塑

木塑，即木塑复合材料（Wood- Plastic Composites,WPC），是国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合材料，指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，代替通常的树脂胶粘剂，与超过 35%-70%以上的木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合成新的木质材料，再经挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺，生产出的板材或型材。主要用于建材、家具、物流包装等行业。将塑料和木质粉料按一定比例混合后经热挤压成型的板材，称之为挤压木塑复合板材。

简介

木塑材料的十大优点

木塑的应用

木塑的标准

木塑与纯木比较优势

简介

木塑材料的十大优点

木塑的应用

木塑的标准

木塑与纯木比较优势

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编辑本段简介

木塑

木塑复合材料内含塑料，因而具有较好的弹性模量。此外，由于内含纤维并经与塑料充分混合，因而具有与硬木相当的抗压、抗弯曲等物理机械性能，并且其耐用性明显优于普通木质材料。表面硬度高，一般是木材的2——5倍。

加工

聚合物中可以加入一些人工沸石，这种铝硅酸盐分子捕捉粉体可以吸收材料中的异味。通过粉体中大量的结晶空洞，吸附剂可以捕捉产生异味的有机小分子。分子捕捉吸附剂已经成功应用于聚烯烃挤出管材、注射和挤出吹塑的器皿、隔绝包装材料，挤出外包装和密封材料。分子吸附粉体还可以作为除湿剂加入塑料中以除去其中的水气。

不同尺寸和形状的挤出制品增加了木塑复合材料的多样性

当型材不要求具有连续片形结构或者是部件具有复杂的结构设计，木塑型材可以是通过注射成型或者是模压成型。加工者有时要面对木塑材料在加工过程中如何完全充模的问题，为了解决这个问题，他们需要减少木质填料的用量以增加熔体的流动性。

由于200° C是木塑复合材料加工操作温度的上限，一些熔点超过200°

C的树脂，如PET，就不能用于木塑复合材料。

水气会劣化复合材料的性能而且还有助于孳生微生物，因此在使用木填料之前一定要先除去水气。加工成型之前木填料的要进行干燥处理，一般要求处理后的水气含量要低于1~2％。

T-1木塑复合材料特性及对比

I 景塑木塑复合材料特性及与其它材料对比

作者：Tiger Huang

一材料说明：

1. 木塑材料的成型是以回收或新的塑料（PE /PP/ PVC）再加上回收的木纤维经一定工艺处理后，再挤压成型的。

2. 具备可回收再制处理的优良特性，在天然木材资源缺乏的今天，木塑材料已备受关注并为世界各国政府大力支持与推广。

3. 国际标准:一般定为50%以上木粉配合率为木材分类,50%以上PP配合率为塑料分类

二．特性说明：

1. 低吸水率(防水)，不易开裂，不会发霉，抗老化，拒虫害，易安装，低维护，无需涂漆，抗UV，防滑。

三．与原木比较特性说明：

1. 具有木材的自然外观、质感。

2. 比木材尺寸稳定性好，无木材节笆。

3. 不会产生裂紋、跷曲、不易变形，产品可制成多种形状，表面无需上保护漆，但也可依使用者喜好，漆上任何喜欢之色彩。

4. 另原木因使用年限之要求，须在切割后安裝前做防腐浸泡处理，以抵御白蚁和其它微生物的浸泡。

5. 因原木经客户使用后，通常会在短期内便释放出剧毒(防腐剂)，造成人体接触及流入土壤，形成环境二次污染及人体危害

6. 不须担心多年后因腐朽而降低结构力，造成危险因素。

7. 施工安装特别简单，可以采用最普通的木工工具进行切割，钻孔，刨等。

四．材料特性对比表：

性能项目木质材料钢质材料全塑材料木塑复合材料

比重: 克/立方厘米 0.8---1.1 7---8 0.9---1.1 0.7---1.3

刚性与承载能力较高高低高于木质全塑材料

可加工性容易不容易不容易容易

耐用性有限（易腐蚀）有限（易腐蚀）较高高

吸水性高不会吸水不会吸水不会吸水

耐日光老化性能好好差好

耐酸碱性差差优良优良

耐环境污染特性较差较好好好

维修频率与难易程度高较低较低低

塑料改性方法有几类

一、物理改性方法：

1.医疗照射改性：通过加速电子束或γ射线辐射作用于塑料表面，使分子链发生断裂，产生自由基，从而引起链节交联和环结构形成，提高塑料的力学性能、热稳定性和耐候性。

2.机械改性：通过剪切、拉伸等机械作用使塑料分子链排列有序，提高塑料的强度和刚性。

3.填充改性：将填充剂（如纤维、颗粒、片状物质等）添加到塑料中，改变了塑料分子间的间距和分子链排列方式，提高塑料的强度、刚度和耐磨性等性能。

4.压延改性：通过加热塑料并施加机械压力，使分子排列有序，提高塑料的力学性能和热稳定性。

二、化学改性方法：

1.高分子合金：是将两种或多种互不相容的高分子材料共混而成的材料，通过加入互溶或亦溶的低分子助剂，加强了高分子间的相容性，提高了力学性能和热稳定性。

2.共聚改性：通过将两种或多种具有不同性质的单体共聚而成的共聚物，充分利用各单体的性能优势，改善塑料的力学性能、热稳定性和耐化学性。

3.铸态改性：在塑料熔融状态下，加入改性剂，通过化学反应或吸附作用，改变塑料的性能，如提高塑料的熔体流动性、耐磨性和力学性能等。 4.充填剂改性：通过将填充剂（如玻纤、纳米粒子等）添加到塑料中，在化学反应中发生复合和交联，提高了塑料的力学性能、耐热性和耐水性。

三、物理化学改性方法：

1.界面改性：通过在塑料/填充剂界面上引入界面活性剂或偶联剂，增加塑料与填充剂之间的相互作用力，提高材料的相容性和界面粘合强度。

2.反应改性：通过在塑料加工过程中引入反应改性剂（如氧化剂、抗氧剂等），使其与塑料中的阻燃剂、光稳定剂等发生反应，增强塑料的防老化、防火性能。

3.接枝改性：将功能单体（如丙烯酸、丙烯酸酯等）接枝在塑料分子链上，增加塑料分子链的枝状结构，提高塑料的力学性能和热稳定性。

4.溶剂改性：通过将塑料溶解在适当的有机溶剂中，使塑料分子链发生变化，再通过蒸发溶剂使塑料回复固态，改变了塑料的结构和性能。

什么是纤维增强复合材料的增韧其方法有哪些

1.界面改性：界面是纤维与基体之间的接触区域，界面的性质对材料的力学性能起着重要的影响。通过在界面处添加界面改性剂，可以提高纤维与基体的结合强度和界面的稳定性，增加材料的韧性。

2.纤维表面修饰：通过改变纤维表面的形貌和化学性质，可以增加纤维与基体的结合强度。常见的纤维表面修饰方法包括表面粗化、表面氧化和表面涂覆。

3.高分子基质改性：通过在基质中添加改性剂，可以改善基质的韧性和能量吸收能力。常用的基质改性方法包括添加增韧剂、添加弹性体和改变基质的组成。

4.交联：通过交联反应，可以增加材料的网络结构和结合强度。常见的交联方法包括热交联、辐射交联和化学交联。

5.纤维增韧：在纤维增强复合材料中添加纤维增韧剂，可以提高材料的韧性。常用的纤维增韧剂包括微纳纤维、碳纤维和纳米纤维。

6.层叠复合：通过层叠不同方向的纤维增强材料，可以提高材料的韧性和耐冲击性。常见的层叠复合方法包括交替层叠和交叉层叠。

7.界面增强：通过在界面处添加增强层，可以增加纤维和基体之间的结合强度。常见的界面增强方法包括纳米颗粒增强、表面修饰和涂覆增强。

8.组分设计：通过优化纤维和基体的比例和结构，可以提高材料的韧性和弯曲性能。通常选择具有优良力学性能的纤维和基体组合，可以增强材料的整体性能。 9.加工工艺改进：改进材料的加工工艺，可以提高材料的致密度和结构均匀性，从而提高材料的韧性。常见的加工工艺改进方法包括预浸法、层压法和注塑法。

综上所述，纤维增强复合材料的增韧方法包括界面改性、纤维表面修饰、高分子基质改性、交联、纤维增韧、层叠复合、界面增强、组分设计和加工工艺改进等。这些方法可以综合应用，以满足不同应用场景对材料韧性的需求。

木材改性的常用方法

就算在科技发达的今天，木材这一古老而富有生命力的材料不仅没有退出历史舞台，相反因其“绿色”“环保”的特性而变得更加不可或缺，特别是人们喜爱的家具材料，木材一直扮演着几乎不可替代的角色。木材改性是指用物理、化学方法对锯材或木零件进行改性处理亦能达到控制变形的目的。由于改性处理需增加生产成本，故当产品有特别要求时才采用。

一、物理方法。

有覆盖处理、细胞内腔充填和细胞壁充胀等。采用石蜡油、蜂蜡、亚麻仁油、桐油和桂树脂类进行借水或耐水处理，可使木材具有较好的抗水浸润和抗渗透效果；用热固性PF树脂处理，除对木材具有充胀效果外，在高温下树脂的羟甲基酚与木材的羟甲基形成氢键或化学键，不仅能稳定尺寸，还能提高锯材的强度和耐腐、耐磨性能。

二、化学方法。

有亲水基的减少（热处理）、亲水基的置换（脂化、醚化反应）、聚合物接枝（环氧树脂、木塑复合处理）、交联处理门辐射、甲醛处理）等。加温160～180C对锯材进行热处理，使木素流动，使半纤维素发生化学变化，并使纤维素分子链内羟基相互结合构成氢键，增加锯材的稳

定性，但其强度受一定影响。用乙酸酐、硫代乙酸和酰氯等药剂处理锯材，用其中疏水性乙酸基置换木材中亲水羟基，由此形成充胀效应而使锯材的尺寸稳定。

三、复合重组法。

采用浸渍、浸注和复合的方法，使锯材同其他材料复合，不仅能提高尺寸稳定性，还能增加其强度。如用合成树脂浸渍锯材而生成的浸渍木；采用低熔点金属或合金及金属盐（如铅、锡、铬及其合金和硫酸亚铁）浸注干燥锯材，冷却后形成金属木；以乙稀类单体浸注锯材聚合成的塑合木。此外，采用交叉层压法（或称重组法）进行机械抑制的胶合木和胶合板等。

江西美隆木材保护有限公司是一家专业从事木材保护（木材阻燃设备、木材防腐设备、防腐、阻燃、防火、炭化、建材蒸压釜）设备机组、各类木材防腐、阻燃剂的生产和销售的专业性公司，是木材防腐厂以及防火门厂的必备设备。

MAPP—g—PEG增容聚丙烯木塑复合材料的研究

摘要：为了增强木粉与聚丙烯间的相容性，改善木塑复合材料的性能，制备马来酸酐接枝聚丙烯接枝聚乙二醇（MAPP-g-PEG）作为增容剂添加到聚丙烯木塑复合材料中，考察增容剂对制备的木塑复合材料的静曲强度、弹性模量、缺口冲击强度及吸水厚度膨胀率等指标的影响，采用扫描电镜观察材料的断面形貌。结果表明，添加MAPP-g-PEG增容剂后，木塑复合材料的静曲强度、弹性模量升高，缺口冲击强度增强，吸水厚度膨胀率降低。聚丙烯基体与木粉填料的界面结合紧密，且填料分散均匀，很好地改善了聚丙烯木塑复合材料的性能。

关键词：木塑复合材料；增容剂；聚丙烯

木塑复合材料（WPC）是采用木粉等植物纤维和聚丙烯、聚乙烯等热塑性树脂经过混炼加工而制成的新型绿色环保材料[1-4]，它具有比木材更好的耐水性、耐久性、成型性，又具有比塑料更低的热膨胀性和较自然的外观，被广泛用作台面、扶手（栏杆）、建筑门窗框、与运输有关的用具（托盘）、公共设施材料等[5-9]。木粉中主要含有木质素和纤维素，具有强极性，而聚丙烯（PP）几乎没有极性，如果不经过处理，两相间的粘结效果差。为了提高聚合物和植物纤维之间的界面粘结性能，改善两者之间的相容性[10，11]，本研究制备并添加马来酸酐接枝聚丙烯接枝聚乙二醇（MAPP-g-PEG）对聚丙烯进行改性，使其生成极性官能团并具有流动性，从而提高材料的界面粘合性。

1 材料与方法

1.1 原料与仪器

聚丙烯（PP），中国石油兰州化工有限公司；马来酸酐（MAH），分析纯，天津市博迪化工有限公司；聚乙二醇（PEG），无锡市亚盛化工有限公司；抗氧剂（1010，168），工业级，上海高桥石化公司；对甲苯磺酸，工业级，常州市捷胜化工有限公司；二甲苯，分析纯，上海润浩源实业有限公司；丙酮，分析纯，青岛宏泰化工国贸有限公司；无水乙醇，分析纯，济南丰源石油化工贸易有限公司。