自然老化对木粉/HDPE复合材性能的影响及添加剂的应用

研究木粉/高密度聚乙烯(WF/HDPE)复合材在不同朝向的自然老化条件下使用时颜色与表面化学成分的变化,并分析采用光稳定剂、抗氧剂和颜料作为防老化剂的效果.户外使用的木粉/HDPE复合材在夏天暴晒1个月颜色就会发生明显变化,南面和东面更加显著,红外分析表明:复合材料表面C=O增加、木材指数下降,有氧化现象发生.人工加速稳定老化检测结果表明:与抗氧剂和光稳定剂相比,颜料的使用对减小变色有明显作用,但颜料、抗氧剂和光老化剂3种助剂对延缓WF/HDPE复合材的抗弯性能下降没有起到明显作用.     

热氧老化和水浸渍对木粉/HDPE和稻壳粉/HDPE两种复合材料性能的影响

木粉和稻壳粉是制备木塑复合材料(WPC)常用原料。WPC在使用过程中经常受到热和水分的影响,笔者对比研究了稻壳粉/HDPE和木粉/HDPE两种复合材料经历热氧老化和长时间水浸渍后性能的变化规律。结果表明:木粉/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料的弯曲强度和弹性模量都大于稻壳粉/HDPE的;随着热氧老化或水浸渍处理时间的延长,复合材的挠曲性能下降,其中木粉/HDPE复合材的弹性模量下降最为迅速;复合材料表面明度值随着热处理时间的延长而减小,说明颜色变暗,稻壳粉与木粉填充的复合材之间差别不大。通过光学显微镜观察发现,HDPE与稻壳粉或木粉之间都有缝隙存在,为水分和氧气的进出提供了通道。     

Property Comparison of Wood Flour/HDPE and Rice Hull/HDPE Composites after Thermal-oxidation and Water Soaking Treatment

木粉和稻壳粉是制备木塑复合材料( WPC)常用原料.WPC在使用过程中经常受到热和水分的影响,笔者对比研究了稻壳粉/HDPE和木粉/HDPE两种复合材料经历热氧老化和长时间水浸渍后性能的变化规律.结果表明:木粉/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料的弯曲强度和弹性模量都大于稻壳粉/HDPE的；随着热氧老化或水浸渍处理时间的延长,复合材的挠曲性能下降,其中木粉/HDPE复合材的弹性模量下降最为迅速；复合材料表面明度值随着热处理时间的延长而减小,说明颜色变暗,稻壳粉与木粉填充的复合材之间差别不大.通过光学显微镜观察发现,HDPE与稻壳粉或木粉之间都有缝隙存在,为水分和氧气的进出提供了通道.     

薄木贴面木纤维/聚乙烯复合材料的制备工艺及性能

薄木贴面是提升木塑复合材料（WPC）实木感、改善其装饰性能的有效方法。为了解决木纤维/聚乙烯复合材料（WF/PE）表面胶接困难的问题，选择两种热塑性树脂膜为胶接材料，采用分段热压工艺进行贴面加工，以外观质量、表面胶合强度和浸渍剥离长度为性能评价指标，探究热压工艺及胶接材料种类的影响。发现采用马来酸酐接枝聚乙烯（MAPE）膜为胶接材料，在两段式工艺：热压时间160+60 s、热压温度150 ℃、热压压力1.5 MPa条件下，薄木贴面WF/PE的综合性能最优。SEM表征证明，MAPE膜可以有效促使薄木和PE基WPC基材之间的界面结合。     

木塑复合材料薄木贴面工艺初探

探讨对木塑复合材料(WPC)进行薄木贴面装饰的可行性,并针对贴面过程中工艺方法、胶黏剂的选配、表面胶合强度及各种工艺参数进行了研究。结果表明:采用"中有1396"塑木材料专用胶黏剂(特种胶),基材表面进行除尘、选样、剪切处理之后,在上胶量为100 g/m2、冷压压力0.5~1.0 MPa、时间60 min的条件下制成的贴面装饰板具有可行性。     

软木贴面定向结构麦秸板的胶合工艺

为提升定向结构麦秸板的装饰性能,采用冷压法对其进行软木贴面处理,分析压力、加压时间、涂胶量、胶种对贴面板胶合性能的影响.结果表明:采用异氰酸酯胶,在压力1.0MPa、加压时间30min、涂胶量80g/m2(单面)的条件下,软木贴面定向结构麦秸板的表面胶合强度、浸渍剥离长度,满足GB/T 15104-2006《装饰单板贴...     

单板表面预处理对木塑复合胶合板耐湿循环能力的影响

分别对杨木单板进行高温加热和硅烷溶液喷淋处理,并与高密度聚乙烯(High Density Polyethylene,HDPE)薄膜胶合制备木塑复合胶合板,利用扫描电镜(SEM)和动态热机械仪(DMA)分析了两种改性方法对木塑复合胶合板抵抗水分子破坏能力的影响。结果表明:3次"湿-冷冻-热"循环对未处理和高温处理材的破坏程度较大,循环处理后胶接结构中存在明显的裂缝及脱落的HDPE碎片。硅烷处理可以显著提高木塑复合胶合板的耐湿循环能力,胶接结构中仅存在少量的裂纹。胶接结构的破坏引起了胶合强度不同程度的降低,未处理、高温处理和硅烷处理材的胶合强度保留率分别为57%,72%和84%。DMA结果表明:水分子的交替作用显著降低了未处理和高温处理材的热稳定性,而对硅烷处理材的影响较小。当环境温度达到200℃时,未处理和高温处理材的胶接界面结构完全破坏,木材单板与塑料薄膜两相完全分离。     

高温处理对木塑复合胶合板性能的影响

用高温处理的杨木单板与HDPE薄膜制备木塑复合胶合板,考察处理温度对木塑复合胶合板性能的影响,并通过红外光谱、表面接触角等分析其作用机理。结果表明:杨木单板经130~200℃处理后,表面的亲水性降低,与HDPE薄膜界面的相容性改善,有效地提高了木塑复合胶合板的胶合强度和耐水性能;但高温处理导致单板自身强度降低,木塑复合胶合板的静曲强度和弹性模量降低。处理温度为160℃时,木塑复合胶合板的综合性能最佳。     

低密度聚乙烯膜胶合板制备工艺研究

以杨木单板为基材,低密度聚乙烯(LDPE)薄膜为胶黏剂制备木塑复合胶合板,探讨了单位面积上LDPE的质量、改性剂种类及热压工艺对木塑复合胶合板胶合强度的影响。结果表明:经过表面改性的杨木单板制备的胶合板胶合强度优于未改性单板制备的胶合板胶合强度;以KH-550为杨木单板表面改性剂(用量2%),采用121 g/m~2 LDPE薄膜,在温度160℃、时间8 min、压力2.0～2.2 MPa热压工艺条件下,制备的木塑复合胶合板胶合强度符合GB/T 9846—2015中Ⅱ类胶合板要求;表面改性单板表面接触角的检测结果表明,经硅烷偶联剂KH-550处理的木材表面接触角最小,其渗透性较好。     

薄膜层数对热塑性树脂胶合板性能的影响

为了解决人造板产品游离甲醛释放的问题,以高密度聚乙烯(high density polyethylene,HDPE)薄膜作为胶黏剂,采用热压-冷压联用的平压工艺,分别对杨木单板与硅烷改性单板进行胶接,制备了不同HDPE薄膜层数(1,2,3和4层)的热塑性树脂胶合板,并测定了胶合板的物理力学性能。结果表明,薄膜层数对未处理材和硅烷处理材性能的影响变化规律相似。随着HDPE层数的增加,热塑性树脂胶合板的胶合强度无显著变化,耐水性能和抗弯性能逐步改善,耐高温破坏能力降低。当层数相同时,硅烷处理材的综合性能远优于未处理材。对于未处理材,当仅使用2层HDPE薄膜时,胶合强度值超过07 MPa,达到Ⅰ类胶合板的用材要求。对于硅烷处理材,当使用1层HDPE薄膜时,板材的综合性能最好,耐高温破坏能力最强,胶合强度达到189 MPa,木破率增加至95%,24 h吸水率降低至6224%,130℃时板材的标准化模量值比未处理材提高了80%,tanδmax值对应的温度点由141℃升至180℃。     

ACQ防腐处理对马尾松木材胶合强度的影响研究

采用铜氨(胺)季铵盐(ACQ-D)防腐剂处理马尾松木材,以水性高分子异氰酸酯(API)、聚氨酯(PUR)和间苯二酚-苯酚-甲醛树脂(RPF)为胶黏剂制备防腐材胶合试样,研究胶黏剂种类和防腐剂处理浓度对马尾松胶合强度的影响。结果表明:API、PUR、RPF适用于ACQ处理马尾松的胶合,平均剪切强度和木破率均达到GB/T 26899—2011《结构用集成材》要求。胶黏剂种类对防腐材胶合强度有显著影响,表现为PUR和RPF的剪切强度优于API。与未处理材相比,ACQ处理对API胶合有负面影响,对PUR胶合有增强效应,对RPF胶合没有显著影响。在ACQ浓度为0.1%～1.0%范围内,胶合强度没有显著变化。     

马来松香对木粉/HDPE复合材料流变性质的影响

用马来松香对木粉进行流动性能改善处理,与高密度聚乙烯(HDPE)熔融复合,挤出成型制备木粉/HDPE复合材料(WF-HDPE).利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X-射线光电子能谱(XPS)技术,分析经马来松香改性前后木粉表面官能团的变化和元素的变化,采用旋转流变仪研究.WF-HDPE的流变行为.FrIR与XPS分析表明,马来松香分子中的酸酐基团与木粉表面的羟基发生了酯化反应,并且马来松香是以单酯的形式接枝到木粉表面,同时产生一游离羧基.WF-HDPE流变学研究表明:复合材料的复合黏度(η*)、储能模量(G′)和损耗模量(G″)随马来松香用量的增加先减小后增大最后减小,但体系的黏度和模量总体呈下降趋势,木粉经马来松香改性后复合熔体的流变性能显著改善,这不仅有利于提高复合材料的成型加工效率,而且适当的马来松香处理也能够提高复合材料的拉伸强度和弯曲强度,后者被静态力学试验结果所证实.     

表面处理对淀粉基API桦木接头耐老化性能的影响

以淀粉基API胶合桦木胶接结构为研究对象,以胶接接头的压缩剪切强度为评估指标,对桦木表面不同处理后的表面形态、化学变化与剪切强度等方面进行了研究。结果表明:不同处理方法,均能提高胶接接头的耐久性,不同表面处理方法对粘接接头剪切强度下降趋势为:砂纸打磨处理化学氧化处理偶联剂处理。     

水性异氰酸酯木材胶黏剂耐久性研究

通过红外、热重和压剪强度分析,对水性异氰酸酯(API)木材胶黏剂在加速老化处理1~7个周期(A1~A7)和湿热老化处理1~7个周期(H1~H7)的耐久性进行了研究。红外分析表明:未处理的API胶膜(S)含有大量的异氰酸酯基团,A1~A7的API胶膜中异氰酸酯基团全部消失,H1~H3的API胶膜中仍有异氰酸酯吸收峰存在,但强度减弱,H4~H7的异氰酸酯基团消失。热重分析结果表明:A1~A4胶膜的初期热稳定性优于H1~H4,5~7个周期热稳定性几乎相同。在相同质量损失下,加速老化处理API胶膜更稳定,A1~A7降解活化能不完全相同,即降解速度不同;而H1~H7胶膜的活化能几乎相同。2种处理方法胶合制品的压剪强度随时间延长逐渐降低,加速老化处理到第3个周期压剪强度仅为5.32MPa,湿热老化处理到第5个周期压剪强度降为6.92 MPa,均达不到国家标准。     

硅烷偶联剂对木粉/HDPE复合材料力学与吸水性能的影响

采用乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)、乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(DB-550)、γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(DB-560)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(DB-570)和γ-巯丙基三乙氧基硅烷(DB-580)6种含有不同取代基的硅烷偶联剂对木粉(WF)进行表面处理,然后与高密度聚乙烯(HDPE)混合挤出制备处理木粉/HDPE复合材料。对复合材料的拉伸、弯曲和无缺口冲击强度及吸水率进行测试,采用扫描电子显微镜(SEM)观察其断面微观形态,并对硅烷处理前后的木粉进行红外光谱(FTIR)分析,从而筛选出较适宜的硅烷偶联剂。结果表明:经这6种偶联剂对木粉处理后,复合材料的力学性能、耐水性和界面相容性都有所改善,其中A-171的处理效果最好,处理后复合材料的弯曲、拉伸和无缺口冲击强度分别提高了31.59%,31.26%和49.29%,冷水和沸水吸水率分别降低了59.71%和48.29%。通过对复合材料SEM观察和FTIR分析可知:A-171成功与木粉发生缩聚反应,最有效地改善了复合材料的界面相容性。这应归因于乙烯基三甲氧基硅烷兼有适宜地与木粉发生缩聚接枝反应及可能与HDPE...     

GFRP增强竹木复合结构用集成材木梁胶合性能研究

通过对比等离子体处理及羟甲基间苯二酚(HMR)改性等胶合界面处理工艺对GFRP/竹、竹/木界面胶合性能的影响,并用胶层剥离率、剪切强度对界面胶合性能加以表征,以期得出胶合界面的优化改性处理工艺。试验结果表明,GFRP增强竹木复合结构用集成材木梁的胶合界面优化处理工艺为:GFRP表面不作处理;木材与竹材表面分别预先以2.5、1.25m/min的送料速度进行5次射频功率为400W的等离子体处理,随即以150g/m~2的涂布量涂布HMR。试材的浸渍剥离率、煮沸剥离率、干剪强度、湿剪强度及木破率均满足结构用集成材国家标准GB/T 2689%—2011中关于使用环境3的要求。     

针状木纤维/HDPE复合材料的力学性能

采用一步法连续挤出技术将杨木针状纤维与高密度聚乙烯(HDPE)进行熔融复合制备木塑复合材料(NF-WPC).用正交试验法分析纤维尺寸、纤维添加量、偶联剂含量和润滑剂含量4个因子对NF-WPC力学性能影响的显著性;用扫描电子显微镜观察分析NF-WPC中木纤维与HDPE的界面结合状况;提出优化的工艺配方并与相同木材含量的木粉/HDPE复合材料进行对比研究.结果表明:针状木纤维的含量对NF_WPC冲击强度影响显著,对弯曲性能和拉伸性能的影响高度显著;偶联剂马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE)的添加量对NF_WPC的拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度影响显著;在本文的试验范围内,木纤维尺寸和润滑剂石蜡的含量对NF-WPC力学性能的影响不显著.确定的优化工艺配方为:木纤维长度为3～4mm、长径比为8～11,木纤维含量60%,MAPE含量4%,石蜡含量0.3%;采用优化工艺制备的NF_WPC的弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、拉伸模量和冲击强度分别为58.7 MPa、3.0 GPa、39.6 MPa、4.0 GPa和12.7 kJ·m-2.除冲击韧性略低外,用优化工艺配方制备的NF_WPC其他力学性能均高于用同比例木粉制备的木塑复合材料.     

FRP增强结构用集成材木梁胶合性能研究

FRP增强结构用集成材木梁可有效地提升梁体的抗弯强度,FRP与结构用集成材的复合首先要解决的是FRP与木材的胶合问题。本试验对比等离子体处理及羟甲基间苯二酚HMR改性处理工艺对FRP木材界面胶合性能的影响,并用胶层剥离率、剪切强度对胶合性能加以表征。试验结果表明,FRP增强结构用集成材木梁的胶合界面优化处理工艺为：FRP表面不处理,木材表面预先以2.5 m/min的送料速度进行射频功率为400 W的等离子体处理5次,然后以150 g/m2的涂胶量涂布HMR。试材的浸渍剥离率、煮沸剥离率、干剪强度、湿剪强度及木破率均满足结构用集成材国家标准GB/T 26899-2011中关于使用环境3的要求。     

豆粕基木材胶黏剂的复合改性与性能研究

采用水性聚酰胺、乙二醛和异腈酸酯对豆粕蛋白粉进行复合改性制备无甲醛木材胶黏剂,并对复合胶黏剂的黏度、接触角和胶合强度进行了研究.结果表明:复合改性可显著降低豆粕基胶黏剂的黏度和接触角,增强胶黏剂在木材表面的润湿性,改善涂布性能.复合改性最佳pH值在大豆蛋白的等电点附近,当复合改性剂添加量为10％水性聚酰胺/4％异腈酸酯、10％水性聚酰胺/2％乙二醛或10％水性聚酰胺/1％乙二醛/1％异腈酸酯时,胶合强度都达到0.7MPa以上,满足国家Ⅱ类胶合板使用要求.     

核壳结构木塑复合材料抗紫外老化性能试验

以高密度聚乙烯(HDPE)和木粉为主要原料,采用传统木塑复合材料(WPC)制备工艺和共挤出生产工艺,分别制备出均一结构和核壳结构WPC。核壳结构WPC芯层原料配比与均一结构WPC相同(木塑质量比为6∶4),表层则为纯HDPE塑料。将两组材料进行紫外光加速老化试验,并对两组试件的表面颜色、表面形貌、化学基团及抗弯性能分别进行测试和表征。研究结果表明:经2 500 h紫外光照射后,均一结构与核壳结构的WPC表面颜色色差ΔE值分别增加17.59和9.40,核壳结构WPC的抗紫外色变能力明显优于均一结构WPC;电镜照片显示,与核壳结构WPC相比均一结构WPC表面粗糙,在紫外光作用下更容易出现表面裂纹和粉化现象;傅里叶红外光谱分析证明核壳结构WPC表面羟基与羰基基团变化明显低于均一结构WPC,HDPE表层有效延缓了WPC的光氧降解;随着紫外光老化时间延长,两组试件的抗弯性能均呈现下降趋势,经2 500 h老化试验后,核壳结构和均一结构WPC的弯曲强度保留率分别为58.1%和49.7%,弹性模量保留率分别为43.2%和38.0%,表明聚乙烯壳层结构对维持WPC强度有一定的积极作用。