温湿处理环境对木塑复合材弯曲性能的影响

木塑复合材在使用时应考虑不同的环境条件对材料性能的影响，本文研究了不同密度的聚丙烯基木塑复合材经高/低温和浸水处理后材料的弯曲性能的变化情况，为木塑产品的生产和应用提供依据。     

木塑复合材料老化机理及耐老化性能提升研究进展

木塑复合材料在使用环境中会发生老化降解，直接影响其使用寿命，因此解析木塑复合材料的老化机理、提升其耐老化性能具有重要意义。文中从老化测试方法的角度综述木塑复合材料在自然老化、湿热老化、热氧老化、光老化、溶液老化、霉变腐朽菌老化以及冻融循环老化过程中的老化机理，从化学添加剂、物质填料以及其他工艺方式3个方面综述木塑复合材耐老化性能提升的途径，并针对当前研究中存在的问题展望了相关领域的研究趋势，以期为进一步系统研究木塑复合材老化降解机理、提升耐老化性能提供科学依据。     

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。     

改善木塑复合材料性能的方法讨论

木塑复合材料是一种新型结构用材,目前已经大量应用于建筑装饰以及汽车、飞机制造等行业,是一种性能较为稳定的建设材料,但是在木塑复合材料的生产过程中由于其粘合性能的好坏直接影响着木塑复合材的强度,本文通过对木材或塑料等高分子基材进行相应处理方法的讨论,提出了提高木塑复合材性能的方法与途径。     

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.     

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。     

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。     

木塑复合材的工业应用

多年来,采用各种化学药剂处理以改善木材的物理性能。用乙烯基单体注入木材,然后在细胞腔和细胞壁中产生自由基增容聚合作用,有利于改善木材特殊的物理性能,这种方法已获得工业应用。工业上通常采用两种方法—辐射法和触媒—加热法制造木塑复合材。这种材料含有坚固的聚合物如商业牌号为Lucite或plexiglas,能够提高木材的硬度、耐磨性、抗压强度、体积稳定性等各项性能。由于对木塑复合材进行了全部综合处理,因此使用时的维护保养问题可控制到最低限度。生产木塑复合材的国家有美国、德国、英国、波兰、意大利、日本和新西兰等。木塑复合材拼花地板是主要的工业产品。其它产品还有射箭用的箭弓、弹子棒、高尔夫     

UV老化后氧化铁颜料着色木纤维-HDPE复合材料的性能变化

探讨了氧化铁颜料对木纤维．高密度聚乙烯复合材耐老化性能的改善作用。采用四种常用的氧化铁颜料与木纤维、高密度聚乙烯和其他加工助剂干混,并用自行设计的双螺杆／单螺杆双阶挤出机组制造木塑复合材料。对该木塑复合材料进行人工加速紫外循环老化处理,用CIE1976L^＊a^＊b^＊表色体系和ASTMD790标准分别对老化前后的材料进行测试,结果显示加入颜料以后木塑复合材料的抗弯弹性模量没有明显的变化,但是弯曲强度都有一定程度的提高。经过2000h人工加速紫外老化以后,不论是颜色要是力学性能都发生了明显的变化。铁红和铁黑着色的试样在整个老化过程中表现较好,颜料添加量约2．28％比较适宜。     

温度及水分状态对美国红松弯曲弹性模量的影响

应用温度控制系统,对美国红松小试样规格材进行测试,检验木材温度及水分状态对木材弯曲弹性模量的影响.结果表明:温度对木材的抗弯性能具有显著影响,随着温度的升高,木材的抗弯性能逐渐减弱;相同承载条件下,含水率越高,冻结木材的抗弯曲性能越强.对于纤维饱和材,冰点以下其弹性模量随着温度的降低而迅速增加,在冰点以上则增加缓慢;对于非纤维饱和材,其弹性模量受温度影响变化幅度在冰点两侧区别不明显.冻结木材弹性模量相对于常温(20℃)情况下(相对弹性模量)受温度和含水率变化的影响十分显著,而非冻结木材的相对弹性模量对温度变化均表现不敏感.通过建立的相对弹性模量-温度试验模型,能较好地预测不同温度及含水率下的木材弯曲弹性模量相对于常温的变化幅度.该研究为不同温度条件下尤其是低温时的木材弹性模量测量结果修正提供了试验依据.     

聚丙烯比例对木塑复合材料性能的影响

以木材纤维和废旧聚丙烯塑料为原料,异氰酸酯(MDI)或马来酸酐(MA)为偶联剂,压制木材纤维/聚丙烯复合材料;通过正交试验,研究聚丙烯(PP)用量对木塑复合材料性能的影响.结果表明:PP比例对复合材料的内结合强度、吸水厚度膨胀率、静曲强度和弹性模量有不同程度的影响.在热压时间、热压温度、复合材料密度相同的条件下,在用MDI做偶联剂,PP用量为40%时,复合材料的性能最佳;在用MA做偶联剂,PP用量为50%时,复合材料的性能最佳.     

聚丙烯比例对木塑复合材料性能的影响

通过正交试验,以木材纤维和废旧聚丙烯塑料为原料,异氰酸酯或马来酸酐作偶联剂,压制木材纤维/聚丙烯复合材料,研究聚丙烯(简称PP)用量对木塑复合材料性能的影响。结果表明,聚丙烯比例对复合材料的内结合强度、吸水厚度膨胀率、静曲强度和弹性模量有不同的影响。在热压时间、热压温度、复合材料密度相同的条件下,用异氰酸酯(简称MDI)作偶联剂,聚丙烯用量40%时复合材料的性能最佳;而用马来酸酐(简称MA)作偶联剂,聚丙烯用量50%时复合材料的性能最佳。     

银杏愈伤组织超低温保存的研究

本文对银杏子叶愈伤组织进行了超低温保存研究。结果表明 ,冰冻保护剂、冷冻速度对解冻后材料相对存活率影响较大 ,冻前预培养和预冻至某一温度停留一段时间也较为重要。在含高浓度山梨醇或甘露醇的培养基上预培养 2d的愈伤组织 ,用 10 %二甲基亚砜 +0 .5mol·L- 1 山梨醇作为冰冻保护剂 ,以 1℃·min- 1 速度降温 ,在 - 15℃、- 35℃分别停留 10min和 30min后 ,投入液氮中保存 1d ,细胞相对存活率可达 6 0 %以上。再培养时 ,细胞能恢复生长。     

Impacts of freezing and thermal treatments on dimensional and mechanical properties of wood flour-HDPE composite

Wood plastic composite (WPC) of wood flour (WF), high density polyethylene (HDPE), maleic anhydride-grafted polyethylene (MAPE) and lubricant was prepared by extrusion, and then exposed to different temperatures to evaluate the effects of freezing and thermal treatment on its dimensional and mechanical properties. At elevated temperatures, WPC expanded rapidly initially, and then contracted slowly until reaching an equilibrium state. Treatment at 52°C and relative humidity of 50% for 16 days improved the mechanical properties of WPC: flexure, tensile strength, and izod unnotched impact strength increased by 8%, 10% and 15%, respectively. Wide-angle X-ray diffraction (XRD) tests showed that the degree of crystalization of HDPE in WPC declined with increasing treatment temperature.     

Laboratory and environmental decay of wood–plastic composite boards: flexural properties

The flexural properties of wood–plastic composite (WPC) deck boards exposed to 9.5 years of environmental decay in Hilo, Hawaii, were compared to samples exposed to moisture and decay fungi for 12 weeks in the laboratory, to establish a correlation between sample flexural properties and calculated void volume. Specimens were tested for flexural strength and modulus, both wet and dry, at 23°C and 52°C. Some specimens degenerated to only 15% of original flexural strength. UV radiation had no impact on flexural properties of field-exposed boards; loss occurred mainly on the side opposite to the sun-exposed surface. The mechanism of the aging process on colonization of WPC by fungi was examined and is consistent with development of slow crack growth in the polyethylene matrix combined with wood decay by fungi. Wood particle decay, moisture, and elevated temperature were the major factors causing composite degradation, indicated by accumulation of voids and a severe decrease in flexural properties. To simulate long-term field impact (including decay) on WPC flexural properties in the laboratory, conditioning of specimens in hot water for an extended period of time is required. Exposure to water (70°C/5 days) was adequate for simulating long-term composite exposure in Hawaii of 4?×?15?×?86 mm³ specimens.     

环氧树脂/木质碎料复合材料力学性能

以环氧树脂为胶结材料、不同类型的砂和木质碎料作为集料,利用平板振捣器,采用振实法制备了树脂基木质碎料复合材料。分析环氧树脂用量、木质碎料用量以及砂类型对树脂基木质碎料复合材料的抗折、抗压强度的影响规律。结果表明:试件的最大抗压、抗折强度分别可达5.74和17.16 MPa;在相同胶集比下,试件强度随着木质碎料掺入量的增加而减小;而在相同木砂比下,试件强度随着树脂掺量的增加而提高;随着木质碎料减少和树脂含量的增加,使用不同种类的砂制备的试件力学强度逐渐增加,但增长速率变小;在相同配比的情况下,河砂配制试件的抗压、抗折强度分别高于标准砂配制试件的22%和12%;试件在抗折试验中出现斜裂缝,且一侧为翘起变形的拔出形破坏形态。通过正交试验分析确定了木砂比为试件力学性能的主要影响因素,最佳配比中木砂质量比为1∶3(采用河砂)、胶集比[树脂质量/(木屑+砂)的总质量]为0.3。试验表明利用木质碎料制备树脂基复合材料是切实可行的,为废弃木材的利用开辟了一条新途径,可为木质碎料与树脂形成树脂基木质碎料道路铺装材料的研究与推广提供参考。     

Effect of Wood Variables on the Properties of Wood Fiber-Polypropylene Composites

The effect of wood species (Chinese fir and Poplar), wood fiber content (10%, 25%, 40%) and wood fiber sizes (16 to 32 mesh, 32-65 mesh, above 65 mesh) on the properties of the wood fiber-Polypropylene composites were studied in this paper. The results indicate that the effect of wood fiber content and size in composite were more important than that of chosen wood species. Compared with polypropylene without wood fiber, the flexural strength of the composites increased when adding wood fiber into polypropylene, but the tensile and unnotched charpy impact strength decreased. And the above strength decreased with the wood fiber content increasing. When the wood fiber size becoming smaller (in higher mesh), the strength increased. In the comparison of wood species, the properties of composite using Chinese fir wood were better than that of Poplar, but not significant. The dynamic mechanical properties of the composites and PP were also tested and analyzed in this paper.     

利用热压还原法制备3D-W/rGO导电材料

利用木材天然多孔的网状结构及富含活性基团羟基和羧基的特性,通过冷热水循环结合冷冻处理的方式,提高了木材的渗透性;利用脉冲式真空浸渍法将氧化石墨烯(GO)与木材充分结合,再使用热压法将木材内部的GO还原,使木材具有三维导电性能。结果表明:当GO质量浓度为3 mg/m L,压缩率为45%,热压温度为220℃,热压时间为45 min时,木材/石墨烯三维导电材料(3D-W/r GO)性能最佳,纵向、径向和弦向体阻率分别为3.0×10²,7.0×10²和3.9×10³Ω·cm。对3D-W/r GO的形貌、结构和性能进行研究,激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜分析结果表明,还原性氧化石墨烯(r GO)在木材管道中均匀分布;X射线光电子能谱和傅里叶红外光谱表明,GO以酯键和氢键的形式与木材紧密结合,且r GO在木材机体中的还原程度较大;X射线衍射光谱分析显示,材料结晶度数值减小;综合热分析表明,材料的热稳定性有所提高。和木材相比,3D-W/r GO的力学性能及尺寸稳定性均有明显提升,是一种极具前景的导电材料。     

黄麻纤维织物增强乙烯酯复合材料的制备与力学性能

织物增强聚合物(TRP)因其具有优异的机械性能而被广泛应用于汽车、建筑等领域。传统TRP材料通常以玻璃纤维、碳纤维作为增强体,由于成本高及不可降解等问题限制了发展和应用。本研究采用可生物降解的天然黄麻纤维为增强体,以乙烯酯为基体树脂,采用模压工艺制备双层黄麻织物增强乙烯酯树脂复合材料。考察经纱和纬纱的取向对复合材料密度、孔隙率及力学性能的影响。通过调整黄麻织物的纱线角度(0°,30°,45°,60°和90°),研究经纬纱角度对复合材料性能的影响,采用的模压成型工艺是80℃、7 MPa条件下压制2.5 h。为了考察模压温度的影响,将纱线角度为60°的试样在40℃的低温条件下(其余条件不变)压制成型。结果表明:与纯乙烯酯相比,黄麻纤维具有一定的增强作用,复合材料的弯曲强度和冲击强度分别提高24.77%和39.83%,拉伸性能降低30.52%。扫描电子显微镜结果显示,复合材料力学强度的提高与纱线间的孔隙分布有关。在研究范围内,经纬纱定向对复合材料的冲击强度影响比较显著。低温(40℃)条件下,制备的定向角为60°时的黄麻纤维增强乙烯基酯复合材料的各项力学性能达到最佳。