植物纖維/PVC木塑復合材料制備及其性能分析

唐婷 何棟

摘要：木塑復合材料是一種各項性能都較好的復合材料，應用價值較高。木塑復合材料是在助劑的作用下，將塑料和植物纖維混合在一起，然后應用相應的加工工藝對其進行加工所得到的一種材料。該材料當前主要問題就是材料和樹脂基體之間的界面結合性較差，只有有效提高兩種材料的相容性，才能有效推動木塑產業的進步。文章詳盡的分析并探討了植物纖維/PVC木塑復合材料具體制備流程及其具備的性能。

關鍵詞：植物纖維/PVC;木塑復合材料;制備及性能

中圖分類號：TQ314

文獻標識碼：A

文章編號：1001-5922（2019）08-0080-03

木塑復合材料是時代發展的產物，該材料的誕生引起了社會的廣泛關注，尤其是工業界和科技界。植物纖維和木纖維是木塑復合材料主要的增強相，熱塑性聚合物為主要的基體相，添加適當的添加劑，根據實際需求，采取有效的工藝方法制得相應的型材。木塑復合材料屬于環保型復合材料，該材料具有較好的環保性。

1 木塑復合材料概述及其研究方法

木塑復合材料是近年來新興的復合材料，該材料的主要原料有2種：塑料和木粉，正是因為這兩種材料使得木塑符合材料兼具兩種原料的優點，比如因為有木粉，所以木塑復合材料具有較強的木質感，另外這種材料的尺寸穩定性和力學性能都相對穩定，還具有較好的耐水性、耐磨性以及耐化學腐蝕等，不僅如此，木塑復合材料修護要求相對較低，容易著色，加工更易成型。因為應用到了塑料作為生產原料，因此該復核材料在生產過程中可以緩解廢棄塑料所導致的環境污染問題，另外極大程度的節省了生產材料，屬于實用價值較高的工業化產品。保證復合材料性能為基礎，為了降低生產成本，在生產過程中可以適當的添加植物纖維沖量。在熱塑材料中適當的加入植物纖維得到了新型的木塑復合材料具有較好的環保性，另外植物纖維的添加有效的強化了該復合材料的優勢，使得該復合材料具有更好的硬度的同時，具有了更好的耐腐蝕性和耐水性，所以被廣泛的應用到汽車內飾以及戶外地板等領域。PVC木塑復合材料因為兼具木質材料和塑料材料的優異性能，因此常備當做天然木材的代替品。聚乙烯塑料和木質纖維兩者的基體界面嚴格不相容，適當添加偶聯劑等成分可以對材料進行改性，使得PVC/木質纖維復合材料的力學性能得到有效提升的同時，其加工性能也得到了一定的改善。表面活性劑的應用也可以改善復合材料的加工性能和力學性能。由此得出，在木塑復合材料中，偶聯劑的添加對于改善復合材料的穩定性具有積極的作用。本文研究方法為單因素法，主要探索稻殼粉在木塑復合材料中的最佳含量，通過適當添加偶聯劑，采取相應的工藝方法制作各項性能都相對較好的PVC木塑復合材料。

2 實驗

2.1 實驗過程中應用到的主要原材料

市售稻殼粉，100目;市售花生殼粉，100目;無水乙醇，要求乙醇濃度需要達到分析純級別;硅烷偶聯劑，KH550。

2.2 主要設備及儀器

制作該復合材料的過程中需要應用到以下設備：多功能粉碎機：主要用于施原材料的粉碎;電子天平：主要用于各原料的稱量;攪拌機：主要用于原材料的攪拌;電熱恒溫鼓風干燥箱;平板硫化機;塑料洛氏硬度計;切割機;游標卡尺;SANS微機控制電子萬能試驗機;簡支梁沖擊試驗機;XRD衍射儀。

2.3 樣品制備

2.3.1 植物纖維、PVC處理

將花生殼粉和稻殼粉研碎，研碎應用到的設備為多功能粉碎機，然后將其放在干燥箱中，以80℃的恒溫對其進行燥，干燥時間為12h;制作完成的木塑符合材料粉末需要放置在干燥箱進行干燥，控制溫度為70℃，干燥時間為5h。

2.3.2 高速混合

嚴格按相應的比率將原材料和偶聯劑加入到攪拌設備中，混合3min，首先在低溫下對原材料進行混合，然后在高溫下對原材料進行混合。

2.3.3 熱壓成型

將混料置于壓模模具中，為了避免材料脫模，在磨具板兩側需要放置錫紙薄膜，將混合料裝好后，放在平板硫化機，以150-160℃的恒溫對其進行預壓，預壓時間為lOmin，控制壓強強度為6MPa條，保壓3次，每次保壓時間約為5min，冷卻3h至室溫脫模。

3 結果與討論

3.1 PVC木塑復合材料的力學性能和植物纖維種類及含量之間的關系

上述圖1、圖2證明，稻殼的添加量和稻殼粉填充PVC木塑復合材料的洛氏硬度值之間具有一定的關系，隨著稻殼填充量的增加，復合材料的洛氏硬度值先減少，降到最低后再逐漸增加。如果從理論分析，在復合材料中，植物纖維含量越多，其洛氏硬度越小，但是如果復合材料中所含有的稻殼粉含量為20%-40%時，植物纖維含量提高，一旦加熱，那么復合材料的粘性就會增加，內部的氣體不容易排出，即使成型，內部結構也存在很多的小氣孔，使得復合材料的實際硬度值和理論值相比要小。而應用花生殼粉進行填充所得到的PVC木塑復合材料，如果花生殼粉的含量為20%-50%，那么該復合材料的洛氏硬度值通常不會出現明顯的變化。導致這一現象的主要原因是因為花生殼粉有形較大，在加熱的條件下，粘性更大，這就是花生殼粉填充所得到的PVC木塑復合材料的洛氏硬度通常不會有明顯變化的主要原因。隨著稻殼粉填充量的不斷早呢更加，如果復合材料中稻殼粉的含量為20%-40%時，PVC木塑復合材料的沖擊強度有增加的趨勢，如果復合材料中稻殼粉的含量為40%時，木塑復合材料的沖擊強度達到最大，然后如果再繼續添加稻殼粉含量，復合材料的沖擊強度就會出現降低趨勢。通過對圖2進行研究和分析可以得出，復合材料的拉伸強度和稻殼粉含量之間開始呈反比例關系，在稻殼粉填充量達到30%-40%時。下降的速度最快，這時復合材料的拉伸強度達到最大，為39.91MPa。

3.2 偶聯劑對植物纖維//PVC木塑復合材料力學性能的影響