油茶果壳/杨木/HDPE复合材料的制备及性能研究北大核心

油茶果壳作为茶油加工的副产物,一直被视为农林废弃物。利用油茶果壳部分替代杨木制备木塑复合材料(WPC),是油茶果壳工业化利用的有效途径。采用挤出成型的方法,探究了不同质量油茶果壳替代杨木对WPC性能的影响。结果表明:随着油茶果壳替代杨木的比例由0增至1/2,制得的WPC弯曲强度和拉伸强度先增大后减小,当替代量为1/6时,其弯曲和拉伸强度最大,分别提高了5.39%和3.67%,冲击强度升高;WPC的热解起始温度变低,最大失重速率减少31.59%;储能模量逐渐减小,损耗角正切值和复数黏度增大;当油茶果壳替代量为1/2时,其7天吸水率降低了35.41%。用油茶果壳部分替代杨木制备WPC,既能保证抗弯强度,还能增强复合材料的冲击韧性、尺寸稳定性等。     

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。     

主轴转速和刀具前角对木塑复合材料切削性能的影响

木塑复合材料(WPC)是一种具有良好力学性能且环保的材料。以试验为基础,研究铣削过程中主轴转速和铣削刀具前角对木塑复合材料切削力和表面粗糙度的影响。采用单齿硬质合金铣刀对木塑复合材料进行铣削加工试验,主轴转速(8 000,9 000,10 000和11 000 r/min)和刀具前角(2°,6°和10°)为变量,平均切削厚度为定值,采集切削过程中的切削力值和加工后的表面粗糙度值,对其影响进行分析。切削合力随着主轴转速的增加而降低,表面粗糙度随着主轴转速的增加而增大;切削合力与表面粗糙度均随着刀具前角的增加而减小。刀具前角6°、主轴转速为8 000～11 000 r/min时,切削分力F_x、F_y以及切削合力F_r均随着转速升高而降低,表面粗糙度随转速增加而增加;从单因素分析可知,在显著性水平0.05下,主轴转速对切削合力影响显著,对表面粗糙度影响并不显著,建立切削合力与主轴转速回归方程：F_r=95.983-0.005n。在实际生产中,可以通过提高转速和刀具前角,来保证加工质量和提高加工效率。     

木塑复合材料阻燃研究进展

对木塑复合材料(WPC)的阻燃研究进展进行了综合阐述,总结了近几年WPC用阻燃剂及阻燃处理方法的研究成果,并根据研究中存在的问题,着眼于提高阻燃剂的阻燃性及与WPC的相容性,展望了今后木塑复合材料在阻燃剂改性方面的研究方向。     

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.     

纳米二氧化硅/有机磷协同阻燃木塑复合材料性能的研究

以桉木粉、低密度聚乙烯（LDPE）和马来酸酐接枝低密度聚乙烯（LDPE-g-MAH）为主要原料,采用熔融共混法制备木塑复合材料（WPC）,并以γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性纳米二氧化硅（Nano-SiO₂）与有机磷阻燃剂（D-bp）为复配阻燃剂对其进行阻燃改性。通过锥形量热、热重分析（TGA）对WPC的阻燃性能、热性能进行分析。结果表明:当改性NanoSiO₂与D-bp添加量分别为3%和7.5%时,协同阻燃WPC具有优异的综合性能,峰值热释放速率、总热释放量、峰值质量损失速率和峰值比消光面积分别为358.3 kW/m²、103.4 MJ/m²、0.123 g/s和693 m²/s,与未阻燃改性WPC相比分别降低25.7%、21.8%、51.6%和85.5%;失重5%的热分解温度和残炭率为276.2℃和17.9%,分别提高119℃和5.3%;拉伸强度也提高了61.8%。     

利用废旧塑料制备木塑复合材料研究进展

利用废旧塑料与木质纤维制备木塑复合材料（WPC）是塑料资源重复利用、降低WPC制造成本的有效方式之一。简要介绍了废旧塑料的分类、来源以及危害,阐述了近年来利用废旧塑料制备WPC的概况,综述了利用物理和化学方法预处理木质纤维、原位增容改性等提高植物纤维/废旧塑料复合材料界面相容性的方法,并对利用废旧塑料制备WPC的前景进行了展望,以期提高废旧塑料基WPC的研发和实际应用。     

木塑复合材料老化性能研究进展

对木塑复合材料(WPC)在耐紫外线老化性能、耐潮湿及冰冻性能和耐真菌腐蚀性能方面的研究成果进行介绍,希望有助于正确评价和使用木塑复合材料,同时为新产品开发提供借鉴.WPC在紫外线作用下产生褪色现象,力学性能降低,而且喷水与紫外光的共同作用会加剧破坏程度;木粉含量高、颗粒大的WPC更易遭受真菌腐朽威胁,目前已研制出硼酸锌等多种专用防腐剂;WPC吸水速度慢,但绝大部分集中在表层,吸水与冻融循环都会降低力学性能.不同方式生产的WPC其性能有所差异.目前,对老化降解的机理问题仅进行了初步解释.     

可逆热致变色木塑复合材料的制备及性能表征

为探究木塑复合材料(WPC)的可逆热致变色功能,以原位聚合法合成了表面带有硅烷偶联剂KH550的可逆热致变色结晶紫内酯微胶囊,并将该微胶囊以一定比例添加到WPC中,制备了可逆热致变色WPC,通过力学性能和加热前后表观颜色测定确定微胶囊的最佳添加量。同时,通过动态热机械分析对比了可逆热致变色WPC和普通WPC的动态力学性能。随着微胶囊添加量的增加,可逆热致变色WPC的拉伸强度和弯曲强度先增大后减小,加热前后颜色变化逐渐明显,最后趋于稳定;在动态热机械分析方面,随着温度升高,可逆热致变色WPC和普通WPC的储能模量逐渐降低。和普通WPC相比,加入最佳添加量的微胶囊制备的可逆热致变色WPC在同一温度时的储能模量高于普通WPC,2种WPC的损耗因子峰对应的温度相差很小。结果表明,当微胶囊的添加量为总质量的15%时,可逆热致变色WPC兼具良好的力学性能和可逆热致变色功能,和普通WPC相比,可逆热致变色WPC的界面相容性较好,力学性能优良,且具有与普通WPC相近的玻璃化转变温度,是一种良好性能的功能型WPC。     

原料配方对木塑复合材料热稳定性的影响

为确定原料配方对木塑复合材料(WPC)热稳定性的影响,采用差示扫描量热法,以氧化诱导时间(OIT)和氧化诱导温度(OIT*)为衡量指标,研究了抗氧化剂种类、用量及木粉的用量对聚丙烯(PP)/木粉复合材料热稳定性的影响。结果表明,未添加抗氧剂时,复合材料的OIT和OIT*分别为2.9 min和228.4℃,添加抗氧剂1024和1010均可明显改善复合材料的热稳定性,且抗氧剂1024的效果略优于1010;选用1010和168以1∶1混合的复配抗氧剂时,随着抗氧剂用量的增加,复合材料热稳定性明显增强,但其较佳用量为复合材料总质量的0.3%,此时,复合材料的OIT和OIT*分别增至28.2 min和250.8℃。木粉含量较小时,其对PP/木粉复合材料热稳定性的影响不明显,而当木粉含量由45%增至60%时,复合材料的热稳定性略有增强。     

木塑复合材料耐候性能研究进展

木塑复合材料(WPC)的耐候性能决定了材料的户外使用寿命。文中介绍了国内外在WPC耐热氧老化、耐光氧老化、耐真菌腐朽及耐潮湿与冻融性能方面的研究进展。现有研究表明, 热氧老化与光氧老化均使得WPC发生褪色现象, 力学性能下降, 添加抗氧化剂与光稳定剂可分别改善二者对WPC的破坏作用。WPC中木粉含量较高时更易发生真菌腐朽现象, 添加化学防腐剂或其他助剂、木粉改性及涂饰可有效抑制真菌腐朽。WPC的吸水性是其热氧老化、光氧老化、真菌腐朽及冻融循环过程的催化剂。文中还总结了目前WPC耐候性能研究存在的主要问题, 并对其未来趋势进行了展望。     

聚电解质化聚磷酸铵对木塑复合材料性能的影响

以聚磷酸铵(APP)为原料,通过酸碱滴定法(t_1-APP、t_2-APP)、NaCl改性法(n-APP)和聚乙烯亚胺(PEI)改性法(p-APP)分别使APP聚电解质化,将制得的APP聚电解质加入木塑复合材料(WPC)中制备得到阻燃WPC。采用TEM、FT-IR对APP聚电解质的形貌及化学结构进行表征,采用TG、LOI及力学性能测试探讨APP聚电解质对WPC热性能、阻燃性能及力学性能的影响。结果表明:聚电解质化处理对APP形貌及晶体结构产生显著影响。经聚电解质化处理后APP结晶度及粒径尺寸下降,分散性显著提高,部分NH_4~+以NH_4Cl形式析出;且热解初始温度和峰值温度均有所提前,700℃下残余质量显著提高。聚电解质化处理后APP保持了其良好的阻燃性能,当添加15%APP聚电解质时,t_1-APP、t_2-APP、n-APP和p-APP的WPC极限氧指数分别为24.9%, 23.8%, 24.7%和24.8%,与同添加量未改性APP(25.0%)保持在同一水平。同时,添加15%APP聚电解质的WPC力学性能得到显著改善,其中添加15%p-APP的WPC综合性能表现最佳,拉伸强度和模量分别为19.48和4 853 MPa,拉伸断裂伸长率和冲击强度分别为13.85%和7.72 kJ/m~2,与添加15%未改性APP相比,分别提高了18.2%, 57.0%, 39.7%和15.9%。经PEI改性后获得的APP聚电解质可以同步实现WPC阻燃和增韧。当WPC中p-APP添加量继续增加至20%和25%时,阻燃性能将进一步提高,LOI分别达到25.7%和26.7%,但强度和韧性均有所下降。     

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。     

木塑复合材料主要组分定量分析方法研究进展

作为一种绿色环保型复合材料,木塑复合材料（WPC）具有较好的尺寸稳定性及力学性能,在室内装饰、室外园林景观、建筑、汽车内饰及包装运输等领域有着广泛应用。WPC主成分定量分析对于其市场监管、生产过程中的质量控制及消费者合法权益保证至关重要。文中总结WPC的主要组分,系统梳理目前国内外WPC主要组分定量分析方法的研究现状,分析各方法的优势与劣势,并针对今后的研究提出建议,以期为WPC主成分定量分析方法的进一步研究和推广应用提供参考。     

木塑复合材料流变行为研究进展

木塑复合材料(WPC)是一种兼具有木材和塑料双重优点的新型复合材料,在建筑、家具、装饰、运输和汽车内衬等领域显示出独特的优势并得到了迅速发展。为了进一步降低成本和增强木质感,商业化WPC产品的木质纤维填充量在40%～60%,甚至超过70%。这种高的木质纤维填充量造成了WPC挤出加工困难,主要表现为不稳定流动及表面撕裂等现象的出现,由此导致产品质量差,加工效率低。目前,人们对这种高填充体系下WPC熔体的流变行为尚不完全理解,更是缺乏系统的理论基础。高填充体系下WPC熔体中木质纤维材料与木质纤维材料之间、木质纤维材料与聚合物基体之间相互作用增强,其中木质纤维材料(种类、尺寸、填充量)、聚合物基体的分子质量和分子质量分布、润滑剂、偶联剂都是该复杂体系流变行为的重要影响因素。本文对高木质纤维填充体系下WPC的流变行为研究进行系统回顾,以期为WPC的配方设计、工艺控制、加工设备升级和模具制造提供一定的理论基础和科学依据。     

木纤维增强氧化镁复合材料锥形铣削性能研究

木质纤维增强氧化镁复合材料(WRMC)作为一种新型建筑装饰装修材料,其以优异的物理力学性能被应用于建筑装饰领域。本文研究了在对WRMC的锥形铣削过程中,铣削参数(锥度角、铣削深度和铣削速度)对切削力和加工后工件表面粗糙度的影响。结果表明:切削力与铣削深度呈正相关,与锥度角、铣削速度呈负相关。表面粗糙度随着铣削深度的增加而增大,随着锥度角和铣削速度的增加而减小。综合分析得到对WRMC的优化切削参数组合:锥度角为75°,铣削速度为45 m/s,铣削深度为0.5 mm,切削力和工件表面粗糙度分别为50.24 N和2.11μm。     

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。     

木工机床的效率计算

木工机床的效率计算,在机床节能研究中,具有明显的实用价值。因此,无论设计人员或使用单位都对此十分关心。木工机床的效率,是指切削状态下,机床的切削功率N_切与全部输入功率N之比。即η=N_切/N (1) 式中,N可以在切削状态下通过三相功率表实测木工机床负荷功率获得。故效率计算之关键在     

竹/木纤维配比对竹/木/聚丙烯纤维复合材料性能的影响

在聚丙烯纤维比例为50%的条件下,采用不同竹/木纤维配比制备竹/木/聚丙烯纤维复合材料,考察竹纤维用量对复合材料物理力学性能和微观形貌的影响。结果显示:随着竹纤维用量增加和木纤维用量减少,复合材料的耐水性能增强,力学性能则呈先升后降的趋势,竹纤维用量为25%时力学性能达到最大;试验确定优化竹/木纤维配比为m(竹)∶m(木)=25∶25,复合材料的性能满足TL 52448-1998《天然纤维成型材料热塑性增强材料要求》的要求。     

木塑复合材料中稻壳粉碱化处理条件的优化

采用单因素实验法和二次正交旋转组合试验设计对木塑复合材料(WPC)的稻壳粉的碱处理工艺进行了研究。建立了以木塑复合材料的弯曲强度为目标函数的二次多项数学模型。结果表明,所得回归方程显著,拟合情况良好。最佳的浸泡时间为15.2h,NaOH浓度为6%,在此条件下,木塑复合材料的弯曲强度达到17.35MPa。