熱處理木粉-HDPE復合材料的制備及其耐腐性能研究.pdf

1、木塑復合材料(簡稱WPC)是近年來興起的一種綠色環(huán)保材料，具有木材和塑料二者的優(yōu)點，能替代木材被廣泛應(yīng)用在建筑、包裝、汽車工業(yè)、家具等領(lǐng)域中。但當其長期暴露在潮濕環(huán)境或戶外如公園、亭臺等場所時，仍會受到霉菌、木腐菌的侵害而影響其美觀性甚至使用壽命，因此，如何提高WPC的耐腐、防霉性能是生產(chǎn)企業(yè)目前亟待解決的問題。本論文分別以人工林馬尾松、杉木木材加工鋸屑為填料，采用高溫熱處理對其進行改性，并與高密度聚乙烯(HDPE)復合制備木塑復合材料

2、，研究熱處理條件對復合材料的耐腐性能、防霉性能、力學性能及吸水性能等的影響，并利用傅里葉紅外光譜(FTIR)和掃描電鏡(SEM)對材料腐朽前后的化學組成、表面微觀形貌等進行表征，得到如下結(jié)論：
　　(1)在N2介質(zhì)中，人工林馬尾松與杉木木粉在溫度為180、200和220℃分別熱處理1、2和3 h后，其質(zhì)量損失率均有不同程度的增加，但200℃以下熱處理時，兩種木粉的質(zhì)量損失率均隨時間的變化不大，前者在0.76％~1.38%之間，后者

3、在0.84%~1.15%之間；220℃時，隨處理時間的延長，兩種木粉的質(zhì)量損失率有所增大，該溫度下熱處理3 h后其質(zhì)量損失率分別為2.18%和1.96%。FTIR分析表明，在3426 cm-1(O-H)、2922 cm-1(C-H)、1737 cm-1(C=O)和1056 cm-1(C-O)附近的伸縮振動強度均隨著處理溫度升高、時間的延長而有所減弱。
　　(2)與未處理對照試樣比，人工林馬尾松木粉與杉木木粉經(jīng)熱處理后均使其復合材料

4、的吸水率和吸水厚度膨脹率有不同程度的降低，且隨處理溫度升高、時間的延長降低較明顯，尤其是220℃熱處理3 h后，兩種木粉填充的復合材料其吸水率分別下降了37.18%和33.55%，吸水厚度膨脹率分別下降了30.68%和30.97%。而在相同的處理條件下，熱處理杉木木粉/HDPE復合材料的吸水性能略低于熱處理馬尾松木粉/HDPE復合材料。
　　(3)與未處理對照試樣比，熱處理馬尾松木粉/HDPE復合材料的拉伸強度、沖擊強度和彎曲性能

5、隨木粉熱處理條件的變化均未發(fā)生明顯的變化；對熱處理杉木木粉/HDPE復合材料而言，當木粉在200℃以下經(jīng)不同時間處理后其力學性能的變化也不大，但在220℃熱處理時，隨時間的延長，復合材料的拉伸強度、彎曲強度和沖擊強度均明顯降低，尤其是該溫度下熱處理3 h后的木粉填充的復合材料降低最多，分別降低了12.85%、8.31%和34.85%。而在各復合材料拉伸斷面的SEM圖中對應(yīng)兩相界面結(jié)合情況的變化也反映出了各力學性能的變化。
　　(4

6、)與未處理對照試樣比，無論是熱處理馬尾松木粉/HDPE復合材料還是熱處理杉木木粉/HDPE復合材料，經(jīng)褐腐菌和白腐菌分別侵染12周后，其平均質(zhì)量損失率均有不同程度的降低；兩種復合材料在褐腐后的質(zhì)量損失率分別以木粉在200℃與220℃熱處理3 h后的最小，白腐后的質(zhì)量損失率均以木粉在220℃熱處理3 h后的最小，而在相同的處理條件下，后者的質(zhì)量損失率總體上略小于前者。
　　(5)各復合材料腐朽后其 FTIR圖上的特征峰位置和相對峰的

7、高度沒有明顯的變化，也沒有新的特征峰出現(xiàn)；但SEM分析表明，腐朽后未處理對照試樣表面均發(fā)現(xiàn)有腐朽菌的菌絲，但在兩種熱處理木粉/HDPE復合材料的表面較少觀察到或未發(fā)現(xiàn)菌絲，說明木粉熱處理后可在一定程度上改善木塑復合材料的耐腐性。
　　(6)兩種木粉未處理對照試樣表面受霉菌侵染后其被害值均為4，說明極易感染霉菌，而木粉熱處理后填充的復合材料其受霉菌侵害的面積減少、被害值降低，在0~3之間，兩種木粉均以200℃熱處理3 h后填充的復合