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木塑复合材料是近些年来国际上兴起的一种新型复合材料,其研制与应用对于原木加工剩余物的重新利用和寻求实体木材的替代品有重要的意义,同时也是塑料回收利用、解决白色污染的有效途径之一。本课题主要以聚氯乙烯树脂、木粉、发泡剂、偶联剂以及其他各种助剂为原料,使用SJZ45/100锥形双螺杆挤出生产设备。将塑料加工的多层共挤出工艺及硬质塑料结皮发泡技术相结合,制备核壳结构PVC发泡木塑复合材料,对其微观结构、表观密度以及机械性能进行表征。在核层采用发泡工艺降低密度,表层结构添加玻璃纤维增强强度,以期制备轻质高强的木塑复合材料。主要研究内容:(1)对有机发泡剂偶氮二甲酰胺(AC)进行改性研究,降低AC发泡剂的分解温度,减小分解放热量。并将改性后的发泡剂应用于核壳结构PVC发泡木塑复合材料的制备中;(2)研究了改性发泡剂的用量与PVC发泡木塑复合材料性能及微观结构之间的关系;(3)研究了木粉的添加量以及木粉粒径对于PVC发泡木塑复合材料性能及微观构造的影响;(4)采用共挤技术制备核壳结构PVC发泡木塑复合材料,并表征其微观结构、机械性能以及表观密度;(5)壳层添加玻璃纤维,研究玻璃纤维不同含量及不同长径比对核壳结构木塑复合材料性能的影响。通过本课题的研究,得出以下结论:(1)通过ZnO与NaHCO3对AC发泡剂进行改性,按照AC:ZnO:NaHCO3为10:2:20的比例制备得到吸-放热复合发泡体系,其分解温度150-185℃,整个反应吸热264KJ/g,解决了纯AC发泡剂分解温度高、放热量大的缺点,制备出了适合PVC木塑复合材料发泡的复合发泡剂。(2)实验证明2wt%为最合适的发泡剂添加量。改性吸-放热发泡体系其用量为2wt%时,材料具有较好的泡孔结构,密度最低为0.68g/cm3,较未添加发泡剂的材料降低了38%。冲击强度为8.56KJ/m2,较未添加发泡剂的材料增加了24.8%。改性发泡剂的加入在提高材料强度的同时使其韧性稍有下降。发泡剂的添加量过多时,会由于泡孔的合并、坍塌造成材料密度上升,冲击强度下降等缺陷。(3)木粉的粒径对材料的性能有较大的影响。随着木粉粒径的降低,材料的弯曲强度出现先升后降的趋势,当木粉粒径为200目时弯曲强度出现最大值为18.7KJ/M2;冲击强度呈下降趋势,且木粉的粒径越小,冲击强度下降趋势越明显;材料的密度随木粉粒径的减小呈先降后升的趋势,木粉粒径为200目时,密度最小为0.68g/cm3,较80目木粉填充时有较大幅度的降低。(4)木粉用量的增加对PVC木塑复合材料的发泡效果产生了显著的抑制作用,随着木粉含量的增加,材料的密度呈上升趋势且含量越高上升幅度越大,40wt%木粉填充量时,密度密度为1.03g/cm3远大于10wt%木粉填充量时的密度,接近未发泡PVC木塑材料的密度。木粉含量的增加还对材料的机械性能有着显著的影响,随着木粉含量的增加,PVC发泡木塑复合材料的冲击强度、拉伸强度、抗弯强度,都出现了降低的趋势。(5)采用共挤出技术制备表层为纯PVC树脂的核壳结构PVC发泡木塑复合材料。核壳结构木塑较均一结构PVC发泡木塑复合材料而言,壳层的存在使木塑材料韧性增加强度略有降低。表现为冲击强度有所上升,抗弯强度及拉伸强度均有所降低。木塑比为2:8时,核壳结构木塑材料较均一结构冲击强度上升8.5%,拉伸强度下降2.6%,抗弯强度下降3.2%。(6)玻璃纤维的长度对核壳结构PVC发泡木塑复合材料有较大的影响,纤维长度越长材料的机械性能越好,当纤维长度为5mm时,复合材料的拉伸强度达到22.9MPa,冲击强度为10.47KJ/M2,纤维过长会在挤出机的剪应力下产生断裂造成材料机械性能下降。(7)在一定的范围内,随着玻璃纤维含量的增加,核壳结构PVC发泡木塑复合材料的冲击强度、拉伸强度及抗弯强度均有不同程度的提高,添加量为15wt%时,达到最大值。继续增加玻璃纤维的含量,会因纤维团聚或纤维与PVC树脂基体的界面结合变差等原因使材料机械性能变差。