利用玻璃纖維增強熱固性樹脂廢渣和玉米秸稈制備木塑復合材料

張國華，滕朝陽

(1.山東省城鎮勞動就業訓練中心，山東 濟南 250002；2.山東翔宇航空技術服務有限責任公司，山東 濟南 250002)

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利用玻璃纖維增強熱固性樹脂廢渣和玉米秸稈制備木塑復合材料

張國華1，滕朝陽2

(1.山東省城鎮勞動就業訓練中心，山東 濟南 250002；2.山東翔宇航空技術服務有限責任公司，山東 濟南 250002)

本論文利用玉米秸稈纖維和玻璃纖維增強熱固性樹脂廢渣制備WPC。綜合利用玉米秸稈纖維和玻璃纖維增強熱固性樹脂廢渣兩者的特性，研究了二者協同增強作用對WPC力學性能的影響。當FRP廢渣含量為 40 份時,WPC拉伸強度為22.5MPa，與未添加廢渣的WPC相比，增幅達到16%，掃描電鏡纖維分析得出，玻璃纖維均勻的分散在樹脂基體中，形成牢固的結合面。

玻璃纖維；熱固性樹脂廢渣；玉米秸稈；制備木塑；復合材料

1　引言

木塑復合材料(WPC)是通過擠出、注塑或模壓工藝將木纖維、熱塑性樹脂和填料復合而成的一種新型復合材料。最近幾年，WPC由于密度小、硬度高、強度大、成本低，被廣泛的應用到建筑裝飾材料領域。

木纖維通常作為WPC的增強纖維，由于森林資源的不斷減少，和木纖維的需求量越來越大，木纖維面臨著資源短缺問題。每年世界上產生大量的農林廢棄物，農林廢棄物可作為植物纖維替代木纖維[1,2]。大量學者對農林廢棄物作為可替代纖維做了大量研究，分別將椰子殼纖維、劍麻纖維、玉米秸稈、水稻秸稈、小麥秸稈添加到熱塑性樹脂中。玉米秸稈作為農林廢棄物的一種，強度大，可獲得性好，可作為一種木纖維的替代纖維。

玻璃纖維增強熱固性樹脂，是一種難以回收利用的材料，分子鏈交聯，不能重熔。每年產生大量的玻璃纖維增強熱固性樹脂廢渣，帶來了嚴重的環境污染問題，但玻璃纖維增強熱固性樹脂廢渣強度高，耐磨性強，吸水率低。Correiat al.[3]發現復合材料引入少量玻璃纖維增強熱固性樹脂廢渣后強度得到較大的提高，大量添加后力學性能反而降低。Ribeiro MCS[4]研究表明，混凝土復合材料添加少量玻璃纖維增強熱固性樹脂廢渣后，抗彎強度與抗折強度分別提高了11%和17%。

2　實驗

2.1材料

PVC(S-700)購買于齊魯石化公司，山東濟南。NaOH，分析純，購買于阿拉丁有限責任公司，濟南。玉米秸稈來自濟南農村。璃纖維增強熱固性樹脂廢渣來自德州日新有限公司。

先將玉米秸稈烘干，將玉米秸稈剝去內穰，留外殼烘干粉碎，用80目標準篩篩分，將過篩后的秸稈粉浸泡在5%濃度的氫氧化鈉溶液中，浸泡48小時，后用清水洗至中性，95℃烘干。

玻璃纖維增強熱固性樹脂廢渣通過機械粉碎法制得，80目標準篩篩分。

2.2樣品制備

將所有物料烘干，均勻混合，按照不同份數分組。混合物料在高速捏合機中90℃下均勻混合10分鐘。混合后的樣品放入熱壓機的模具中，8MPa壓力下模壓20分鐘，緩慢冷卻至室溫，取出板材。

3　結果與討論

圖1為玻璃纖維廢渣的紅外光譜圖。3,445 cm-1,2,926 cm-1,1,718 cm-1,1,167 cm-1,and 800 cm-1峰值，分別為 -OH,CH2，-C-O,-C=O,-Si-O鍵伸縮振動峰，與不飽和樹脂和玻璃纖維的紅外圖相吻合，結果表明，廢渣中的樹脂為不飽和樹脂，纖維是玻璃纖維。

圖1　廢渣紅外光譜圖

玉米秸稈纖維經氫氧化鈉處理后，表面變得粗糙，有明顯的溝痕，因為氫氧化鈉破壞了纖維表面的化學鍵，并且果膠脫落，半纖維素斷裂分解。疏松的結構更容易附著樹脂基體，纖維表面的粗糙度增加了纖維與樹脂基體的界面結合性。

如圖 2所示，FRP廢渣用量對WPC拉伸性能具有顯著的影響。WPC的拉伸強度隨著FRP廢渣含量的增大逐漸增加，當FRP廢渣含量為 40 份時,WPC拉伸強度為22.5MPa，增幅達到16%，FRP廢渣份數在 20 份以上時，WPC拉伸強度增幅較為明顯；FRP廢渣增強WPC的原理：與PVC樹脂相比，玻璃纖維承受拉伸應力的能力較強。玻璃纖維與玉米秸稈纖維均勻地分散于PVC樹脂基體中，玻璃纖維與玉米秸稈纖維承受大部分的拉伸應力，玻璃纖維均勻的將載荷分散，WPC的拉伸性能明顯改善。

FRP廢渣含量/份

4　結論

本論文以PVC樹脂作為基體，將玻璃纖維增強不飽和樹脂廢渣作為功能填料，制備PVC基WPC。當FRP廢渣含量為 40 份時,WPC拉伸強度為22.5MPa，增幅達到16%。通過掃面電鏡顯微分析得出，玻璃纖維均勻分散在樹脂基體中，樹脂承受拉應力時，玻璃纖維傳遞載荷，分散作用力。WPC的制備為玻璃纖維增強不飽和樹脂廢渣和玉米秸稈的回收利用增添了新途徑。

[1]H.Pirayesh and A.Khazaeian,Compos.Part B.,43,1475(2011).

[2]M.Akgul,Compos.Part B.,45,925 (2013).

張國華(1695.05-),男，漢族，河南人，本科，工程師，畢業于省委黨校，就職于山東省城鎮勞動就業訓練中心。

S512.1

A

1671-1602(2016)18-0023-01