（木材科学与技术专业论文）木粉再生聚苯乙烯复合材料.pdf

擒瑟 本文淤瘦弃浆苯己辩澹沫鎏辩彝实末家爨剩造遭鬈串产生麓褒旁秘移党耪为 主簧照料，通过熔融挤出方式制撂术材一浆合物复合材料。回收的聚苯乙烯泡沫骥料 ( r p s ) 缀清浣、千溱、耪褡后，予t 2 5 下热热妖维或褥生颗粒。将r 漆露窒鬏粒、 移澎本羚、鹞联热( 骂采酸瓣接技凝苯z ；烯，m a p s ) 期瀚辫剂蛰加工助划于高速混合 机中混合均匀，然精用3 0 r m 双螺秆4 5 r a m 荦螺秆淑阶塑料挤出执缀在1 6 0 1 9 0 下 遴嚣赘窭笈套。较琴缝蟪酸变了奉淤含量、爨联粼添熬蠹嬲驳螟帮捺是瓿熬螺耪转速等 燕鼹挤出工艺参数澍复合材料的吸水性能、粒伸强度、弯曲强度、动态机械性质( 存储 搂霾基。零臻耗蘸镄受t a n 鑫 蕊嚣照蕊簿，饕多臻定了瀵寰工墓祭终，主要臻论避： 1 ) 术粉含檄的增加值得簸禽材料的吸水性能增加，动态机械性质下降。复台材 辩黪越搀强度帮弯蘸强度在本狳含量淹1 0 、3 0 霉5 游簿舔予r p s 。2 ( p , 4 鄹4 0 本粉会懋的复台材料的邀瓶项强度高于r p s 。 2 添加偶联籍醵矮，木粉氍聚苯己浠褶鸯往提高，复合豺辩静上造洼震不隧程 菠熊嚣到了致游，当添翱媳髑联剡对，本羚含量戈4 0 和5 0 豹复合材 料的吸水量减少了一倍；存储横量高予未加偶联帮的蕤合材料 弯曲濑度和 控 枣强痰分象攒燕了l 懒嚣4 0 姨羔。 3 ) 双螺秆挤出机的转速影响着木粉偶联剂和聚苯乙烯的均匀混合糨度。研究发 壤，黢婊耪转遮舞4 0 r p m 鞋，篡合耪豁瞧囊静子其它转速。 4 ) 术粉禽懋为4 0 ，偶鞋剂含量为2 0 的复合树料其力学强度( 拉伸强度为 4 0 2 2 m p a , 弯辫隘度烫7 6 | 9 2 m p a ) 魏存德摸爨裙显鬻予冀建王艺条辞戆菱 含材料。 s ) 术赣- 褡釜聚苯己烯复合格耗挤蹬工艺瓣适窒工蕊条锌搀：物瓣熬磁为本粉含 _ 鬟；鹈联嬲含量2 0 ；瀑波1 6 0 c 1 9 0 c ；双螺橙转速4 0 r p m 。 兼键诃：术材一聚津乙烯黛台材料、术粉、闻收聚苯乙烯泡沫塑料、偶联湔、马慕酸酐 接技承蒙落乙嚣m a p s 、暇拳蛙畿、力学瞧囊、璇态援掇链震、搭是 a b s t r a c t t h e p a p e r ! b c u s e s o nt h ep r o c e s s i n gt e c t m i q u eo f w o o d f l o u r - r e c y c l ep o l y s t y r e n ec o m p o s i t e , a n da s s e s s e st h ee f f e c t so fw o o df l o u rc o n t e n t s ，c o u p l i n ga g e n tc o n t e n t sa n dt h er o t a t es p e e d s o fe x t r u d e ro nw a t e ru p t a k e , t e n s i o ns t r e n g t h 。b e n d i n gs t r e n g t h8 蛹d y n a m i om e c h a n i c a l p r o p e r t i e s + t h e r e s u l t sc a nb es h o w n 触f o l l o w s ： w i t ht h ei n c r e a s i n go fw o o dt q o t l r , c o m p o s i t e sg a i nh i g h e rw a t e ru p t a k eb u tl o w e rd y n a m i c m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s , t h es t o r a g em o d u l i 疆) a n dg l a s st r a n s i t i o nt e m p e r a a t r e ( t g ) d e c r e a s e 。 t h et e n s i o na n db e n d i n gs t r e n g t ho f c o m p o s i t e sw i t hw o o df l o u rc o n t e n to f1 0 3 0 a n d 5 0 r e s p e c t i v e l yi sa l ll e s st h a nr p s t h e nt e n s i o na n db e n d i n g s t r e n g t hr e a c h t om a x i m u m w h e nt h ew o o df l o u rc o n t e n ti s4 0 t h e a d d i t i o no f c o u p l i n ga g e n t m a l e i e - m 凌y d r i e d - m o d i f i e dp o l y s t y r e n e , m a p s c a ni m p r o v et h e s ep r o p e r t i e sd e s c r i b e d a b o v e w i t h2 0 c o u p l i n ga g e n t ，c o m p o s i t e sw i t h4 0 a n d5 0 w o o d f l o u rc o n t e n tg a i n b e t t e rs t o r a g em o d u l if e ) t h a nt h e s ew i t h o u t c o u p l i n ga g e n t ，a n dc o m l x 舔i t e sw i t h4 0 a n d 5 0 w o o d p o w d e r c o n t e n ta t t a i nt h ei n c r e m e n t si nt e n s i o na n d b e n d i n gs t r e n g t ho f1 0 a n d 4 0 r e s p e c t i v e l y , t h er o t a t es p e e d so f e x t r u d e ra f f e c tt h e m i x i n g o fw o o d p o w d e r , c o u p l i n g a g e n ta n dp o l y s t y r e n e 。i no n rs t u 献t h ec o m p o s i t e sc a l la c h i e v eg o o dp r o p e r t i e sw h e n p r o c e s s e dw i t ht w i n m s c r e wr o t a t es p e e do f4 0r p m t h eb e s tp r o p e r t i e so f c o m p o s i t e so 蝴b e g o t t e nf r o m 4 0 w o o d f l o u r , 2 0 c o u p l i n ga g e n t a r mt w i n - s c r e wr o t a t es p e e do f 4 0 r p m k e y w o r d s ：w o o dp o w d e r , r e c y c l ep o l y s t y r e n e ，c o u p l i n ga g e n t ，m a l e i c a n h y d r i e d m o d i f i e d p o l y s t y r e n e ( m a p s ) ，w a t e ru p e a k e ，m e c h a n i c a lp r o p e r t i e s , d y n a m i cm e c h a n i c a lp r o p e r t i e s , e x t r u d e r 本耪秀生聚苯乙烯复台秘剿 1 葡言 本材楚一神天然赢分子材料，出于它具有物理、力学、环境学等方蔻的诲多优 异特性而倍受青睐。但是目前世界木材行业都酪临着同样的不利局面，即木材资源 艇缺，殿本质量下降。投耀是翦全球本专葶瀵耗鬣3 5 1 0 ”蟪每年来诗算，颈诗到 2 0 0 5 年，这种供不应求的局面将更为突出。我园林业资源匮乏，木材市场的供不应 求# 鬻突撼。我爨一方惑送1 2 1 本拱，另方霆寻找本孛菩磐饩晶寒缓勰本李耋资源鹱乏 的压力。在2 0 世纪7 0 年代，我国就利用塑料来代替部分木制鼎。目前我国塑料产 襞耀突破1 6 0 0 万缱，仅次于美赠残为黧辩生产避赛第二大国。毽是蘩粒毒l 瑟瓣瀣 用和废弃翅料的不当处理使得塑料成为环境的主要污染源之一，其中最主要的是被 称梵“鑫佼垃毂”瓣聚苯乙烯泡沫。 合理利用资源，可持续发展经济决定了新材料的发展趋势。在未来的经济发展 中，瓤会将更多圭敷斌予霹荐生誊孝籽、麓漾舞效程磺技零、霞浚技术、环境友努和可 循环利用的产品。作为种较新的工程材料，术材一热魍性塑料复合材料符合未来 经济发震瓣需要，因为它其有纛季承性鼹耧瓣寤懿能鳋，产品懿密度较低，生产工艺 灵活，对设备的损害小等优点。这种复台材料还可以用回收木材和塑料制得，并且 西德环健掰。 发达圈家木材塑料复合材料发展较为成熟，在近4 0 年里大量的研究集中于改 善复合材瓣各方舔性能，改造设备提高雯产效率和开发新产品等方面。我国对于木 材热塑性塑料复合材料的性质的研究工作起步较晚，至今才1 0 多年的对间。浅国 对莉用废羚塑料和术材作为原料生产木材一热塑髓塑料簸台材料的研究几乎为零。 在发达国家废弃木材是垃圾的主要成分，两在我国废弃耀料所占的比例怒过了废弃 木材。所以利用国外的研究经验针对我国国情开发自己的产品对我国经济的发腥有 着熬要的意义。 本研究的目的：通过研究再生聚苯乙烯泡沫和木材废料一一砂光木粉一次复合 划键的复合材料的基本性璇、马采酸酹接技聚苯己烯作为偶联剂对复合书手料性矮豹 改善情况和设备的螺秆转速对复合材料的影响这三方面的内容，积累关于回收材料 生产木材一勰辩复合材料的数据和缀验。餐望通过黠本羧一聚苯乙烯复合材秘豹麓本 性质及其影响因素方面进行基础性的研究，从而为拓宽“白色垃圾”的回收利用和 节约本材掇索耨途径。 尔j 匕林业人学硕十学位论文 2 文献综述 2 。l 本材资源薛糯获及其高效鞫雳的毅途径 露蓠整嚣人霜班9 x1 0 7 入年豹速度域长，每年每个人满耗的麒本量约为7 x 1 0 2 k g ，现在的年耗鼹为3 5 t o ”k g 。由姹可见，每年我们对木槽纤维的需求量越 过s x l 0 ”k g 年。这些枣耪主要翅子建筑、戆源( 凌发震中銎家表现更为突出) 翻 造纸及包装。随着人们生活水平的i = = i 益提高，人们对木材质量的瑟求也越来越高。 天蹩货鐾枣爆茨基礁，天翻兹增长必然会绘术撵帝场带来缀夫熬驻力，震求供痰 不平衡不可潋免。在过去的几十年熙，纤维的供应餐、质蕊和成本直是林产品行 韭关注豹主要逮嚣。全蘧菰本矮羹瓣下簿懿生了本鹱复台誊孝辩等实本蛰霞菇骜基魂。 与此同时，纸浆纤维市场产品的短缺使这种需求更为迫切。因此，作为木材替代晶， 各嵇蛙戆魏照蕊薪燮本囊耪辩褥奁寒寒兹拳嚣审蕊上占撂夔要建镦。 “可持续发展”对现在和将来的发展都有重要的意义。因此，米来的经济政策将 更领爨予发震箨些爵淡霉生、驻源舞效裂薅、哥链环使藤、环凌友好辩糖耨。邈 是长期以来术材工她低原材料利用颦使其陷入经济快速发展和环境的急剧恶化的燧 捻壤建。这静裟凄弱嚣健褥我髓菇矮蕨各方嚣麓戳羧进巍完善亲掇离本材麓稳曩率， 以节约木材潞源。一种有效制用木材资源的方法就是利用有限的资源，提高木材使 露率箨充分秘麓粼余锈，璇愿嚣袋友簿静热工工慈帮投零来生产复合薅辩。是一耱 方法就是使用术材髂代品，由于受术材资源减少，术材价格上涨和世界术材需求赞 培热的影蘸，嚣蘸本材替代晶一壹在不甄域热 l 。 在大量的木材蛰代品中，木塑楚合材作为高效利用的新途径邋应了束来的发腱 需求，在一定程度上能够缓解本耪资源短缺造成瀚紧张弱谣。木蘩复台秘黥生产不 仅采髑高度固动化的加工工艺，而盥可以含理的利用各神腻材料。目前，术质基艇 台枣孝瓣鸵主簧产品( 始胶合板、餐花板、中密度等) 都是二维设计的荜板，这些肇 板先被分割成小块然后胶合竣者固定在一起褥加工成型，既耗费了大量的工时，又 产生了大量的加工剩余耪，从而增加了生产成本。穗物纤维和塑料复合材料能够潺 过热定型( 热压，_ ；雯塑，捺塑等) 进孽亍三维设计和生产，其二次加工掰耗赞的费用 就能以利润的形式全部转移到产品中去。如栗纤维的含量低于6 0 ，这种复合材术幸 可以通过挤塑帮洼塑来定型：熟票终维魏含量裹予6 0 ，可铁剥捌热压秽无纺编织 法蔓台定型牡j 。在许多木材的应用领域罩，术塑复合材的拙伸强廉、弯曲强度、碱 痊等熹= 要力学性笈郝可班蛰代本毒手，羹兹燕在逐步避入建树市场 3 】。 2 术狳符生聚苯乙烯簸台材辩 2 2 聚苯乏浠酶性蒺璇疰雳凌状 据统计，2 0 0 0 年我国塑料捌品产量突破t 6 0 0 万酶，仅次予美国。2 0 0 0 年废 塑料为固体废物熏量的1 1 ，体积的3 0 。截至2 0 0 1 年，我国游塑料健用量每年已 达裂1 2 0 3 。8 5 万噫( h t t p ：h w w w c h e m n e t 。c o m + c n n e w s c e n t e r 0 7 0 0 0 4 1 7 6 3 h t m t ) ，废 弃塑料的髓在不断增加。葡对f l 益增长的废弃塑料量，回收利用既是解决追在聪睫 数垮境翔题豹必簧途径，又是节约资源的骞效接簏。 聚苯己烯( p o l y s t y r e n e ，缩写为p s ) 是一种性能良好、价格低廉的通用骥料。 撰绞诗，袭我国掰毒斡黧辩疲鑫中，聚举己蝾壤最终占蕊量鹃1 3 左右。黎苯乙爝 的主要产品是发泡聚苯乙烯塑料( e x p a n d e dp o l y s t y r e n e ，e p s ) ，它是由聚苯如烯、 发遗蓑强鏊燃裁等缓蔽。家霜魄器，电子靛表、精密纹器、玻璃器霆、凑瓷割熬、 蓑术工艺簿民用辍工产晶，海水养殖用髓排、海产品冷冻、蔬菜保鲜、保温箱、冷 露、冷藏攀、敢鼹客车等这一留帮离不开莓发波聚苯乙烯泡涑叛耱鞋及包装制麓。 可发性聚苯乙烯泡沫板材以及包装制品( e p s ) 还被大髓地用作装饰材料、影视景 鸯置、天妨造型、海洋救生衣秽浮蠡等。特嗣跫丈墼泡沫教秘密场蟊求燕援大，宅 可以代替砂型和砂芯来铸造大件舜型铸件，还熙广泛地被使用在房屋建筑的屋面和 疆髂，麓终缳瀑、簇蒸、防采秘遣嚣酶防涝穗辩。戈箕楚照着容窀、浃餐食菇鼗静 缴展，对这种聚苯乙烯泡沫的需求量迅速增长【4 1 。由于聚苯乙烯泡沫嫩料作为包装 梯辩多为一次性蔹蘑，基它戆德警洼震稳定、密度，j 、钵获太，在叁然器既不腐烂， 也不降解。所以遐日益严重的“囱色污染”的主要来源之一。大量的废弃物不仪污 染了环壤，还浪费了瓷源。蠢她，霹聚笨乙烯海沫壅辩的瑟莰稍蘑是邋年来人靛 意关注和不断探讨研究的一个熏要的课趟。 聚苯己烯塑籽的回收希j 爝途径归纳越来大致有激下死稀：t ) 废霞黎苯乙烯的莓 遗粒；2 ) 废j 丑聚攀乙烯的囊接利爝；3 ) 废旧聚苯z i 烯的敬性利用；4 ) 废旧聚苯乙烯 裂解回收苯乙烯教其它他工产晶等。 在本研究中采用了第2 秘方法对聚苯乙烯泡沫进行耐收利用。 2 ，3 木材热塑性塑料复合材料复岔技术研究现状 2 。3 。 复合耪辩梅篷戆改善 二战时期就出现了将术粉作为填料与塑料艇合而成的木塑艇合材料，但是由于 本辫纛塑辩翡鼹容毪差( 木褪表嚣有丰富游投馥譬馨一一羟摹，表现蕊寒东瞧：塑 料装面是非极性藻团，表现为憎水性) ，所以当术粉的比例过大时所得簸合材料的性 畿鞍差，嚣本粉拢镶遘小又达不戮对菱含榜耨魅能酶要求，因此袭善材辩酶器葱穗 3 尔北林业人学硕十学位论文 容镶一直成为后续磷究骑主要誉标宅一。 1 9 6 3 年，b r id g ef o r d 发明了一种含谢铁阳离子和过氧化氢的催化反应系统， 将不饱和的群体接枝到木秘纤维上，瑷茂寒改善末秘纤维释藿褥之阉静糕容牲，葵 她研究者进一步研究孽口发展了此方法【5 1 可熊是第一位将偶联剂应用于木材纤维和擞 辩簸台材料( w f p c ) 中的学者。g a y l o r d ( 1 9 7 2 ) 年稀震马米酸酐在舀出綦孪f 发下使 本耪纡维和聚乙媾( p e ) 或卷聚氯己烯( p v c ) 复合，并申清了专利。偶联荆的发展 使木材纤维糯高聚锄的界面特性较以前有了很大的改善，复合材睾尊的杨理稻力学健 裁露援提毫。 偶联剂是指能改善填科与高分子材料之间界面特性的类物麟。其分子结祷率 一敷存在两耱鸯效鹣害裁溺：一静寅戆嚣醒乓增柬性豹亵分子基体发生化学反应或 有玻好的相容性；掰一种肖能团可与亲水蒸团形成键结合。这样偶联剂其有桥梁作 蔼，霹瑷改善毫分子挂瓣秘填辩之灏弱赛嚣犍戆，提离界援夔熬食蛙，扶薅提毫复 合材料的性能。在w p c 中，术材为装水性物质，丽塑料为憎水性物质，二者界面相 容链蓑，霞忿要褥烈性蕤嶷好豹复合耪瓣必篱黯瓣辩进行竣洼。 从2 0 世纪8 0 年代开始，偶联剂成为w p c 的研究热点。从1 9 8 0 年划1 9 9 0 年 产生了一系裂戆援联裁专剩，箕孛龟括舅鬣羧蠹秘马寒酸掰( m a ) 煞苯二甲酸酪， 聚豫甲基聚漱基异氰酸酯( p m p p i c ) ，马来酸酐接棱聚丙烯( m a p p ) ，马米酸酐改性 戆苯己薅一己烯一丁浠( s e b s m a ) 霸硅酸黧类等4 0 多释爨联蘩。这些鼹联帮可分荛 有机偶联剂，无机偶联剂，有机一无机偶联剂三大类。实验证明有机类偶联剂效粜 较好。瑟兹矮为鬻麓戆毒瓿鼹联裁怒骂来酸箭接技戆聚含椽黎p m p p i c 。2 0 毽纪9 0 年代，在保持w p c 性能良好的情况下如何降低偶联剂的成本成为此领域的热门话题。 困魏在霉耀静生产成本中，藕联蒸的成本大约占3 0 ，这使褥荬难予覆广大溃费卷 接受。 露蘸在璃联裁发震篦较残熟鹩祷凝下，材释阕箨蟊瓣徽蕊装态辩裳蕊涎影确及 进步改善复合材料性能的添加剂澍材料性质的影响成为新的热点。对微观状态的 分析主要慕惩了x 瓣线蠢电子簏潜( x p s ，x - r a yp h o t o e l e c t r o ns p e c t r o s c o p y ) 、 动态机械分攒( d m a ，d y n a m i cm e c h a n i c a la n a l y s i s ) 、热分析( t g a ，t h e r m o g r a v i t y a n a l y s i s ) ，动态傅立叶变换红拜光谱( d f t i r ，d y n a m i cf o u r i e rt r a n s f e ri n f r a r e d s p e c t r o s c o p y ) 和扫搂电子盟微镜( s e m ，s c a n n i n ge l e c t r o n i c m i c r o s c o p e ) 等分析手 段，着重对复台榜辩的燕行为、材料的界酾及受热条件下的储存横量( e ) 、损失 摸璧( e ”) 等进行分辑，菸通过对微鼹状态豹分板来预测本塑艇合材料的物理、 化学的性质t 6 , 7 , s j 。 4 术糟再生象苯乙烯复台梯料 抗氧纯剩、润滑裁、黄色裁、抗紫羚线裁等是塑辩生产中豢髑酌勃帮，还可以 加入氢氧化铝来掇供阻燃性能，添加氧化镁使木材不易热解等有特殊作用的助剂来 进一步改善梧辩麴性麓，这些同样适震子本塑复合嚣。但是在本塑复台材中鑫子有 大餐的木树，改变了材料的流动性和加工过程中的耐热性，使得适于复合材料生产 豹勋裁在种类帮嗣璧上郝发生了交纯。t 9 9 9 年，m i c h e a l s 程f u l m e r 译徐了鹰予木塑 复会材中的主要的化学过程改性剡、黏威调节剂、和分敝剂对材料流动性等物理性 羼的影响p l 。2 0 0 0 年，s t r u k o i 公司分桥了漓潦劫、蠕变改倭剩帮分裁莉对零材纤 维和聚氯乙烯复合材料的界面性能的影响，指出爨然添加荆所占的比例程1 - - 3 左右，但是它对本塑复合材的物理性能帮有着重要静律用，龙箕逶对赢本纾滚含量 的蹩合材料 1 0 1 。 在我国，2 0 世纪8 0 年代中期，福建林学院杨庆贤等开始对木粉和废旧黧料盼 复合进行了袒步的探索磷究著开发了几荦中产品，在此研究中，鹈种材料通过物理方 法进行混合j 。遮可能愚我国在木材一热凝性塑料复合材料研究方面迈出的第步。 8 0 年栽束，孛基栋科巯本榜工热研究掰开始了对本材缀维郛p p 纾维蔑合材料的研 究，研究的内容毹括材料的生产工艺，加工设铸，机械性能改藩。他们在木材纤维 秘聚嚣爨纾维复台中采羁酚醛黢( 降) 来作秀黢秸裁，米提高材料熬结合能力；对 原材料使用了处联剂进行预处理以改善材料闻相容性。由于其嚣标产晶是汽车的门 衬板，霆她采薅了空气镶装热压成型豹蠹鞋工方浚，工艺与中密度纤维投的生产方式 相似。由于产品的性能不稳定，随后中图林科院术材工业研究所又对材料的力学性 麓，工艺黪嚷参数和耱糕之淘鞠容往懿提高等内容遂行了臻究l ；2 , 1 3 a 4 i 在提高材料 间的相容性方面。我国谶行了嫂研究。中国林科院木材工业研究所对木材和苯乙 烯( p s ) 接技共聚过程孛窘髓密鞠表瑟投毪的交纯进，厅了辑究5 醛l ，馒爱颓丁嚣二酸酝 和丁二酸鼯千经过酯化反应来降低液面极性，效果良好。上海交通大学耐分子材料研 究所瘸骂来酸爵接技聚两烯俸蔻偶联裁疰蘑予惑耪或纤维素填充的p p 体系孛，并 对提高材料相容性的机理进行了分析【1 6 l 。廖兵等以氢氧化钠和聪烯腈接枝改性术纤 维对p v c 本绎筑复合秘辩的力学缝戆魏影喻遗行了骚究l 】。我蓬台北学者毽弱步 开展了w p c 的研究，但是对木粉和废弃趔料复合材料的研究”】较早，力图通过遮种 箨黥来解决台j 鼹废塑料国题。 2 。3 2 复禽工艺的发展 近年本塑复台材的原辩种类耪复合工艺获得了较大发震。在原辩方蘑瘵予 考虑到木树在2 0 0 。c 以上翁降解，现在常用的塑料多为熔融温度在2 0 0 。c 以下的热 蘩性塑辩，铡如聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯、聚氯乙烯等。末李毒以篚花、术嚣、术 5 隶1 e 林渡火学疆十学惋论文 粉拳纾维游帮式与浆辩奁蝰融获态下菱台，纂嚣数逶寒奁2 一麓窭之窝e 嚣嚣工 艺主要分或两部分，第一郏分是偶联剂或棚密剂对术材或骥料的化学改性，第二部 分楚零耪与羹辩羲菠台。 靼羲常髑的改性方法分眷三种：1 ) 使嗣楣容剂；2 ) 将聚合物接枝到术材上筒 3 ) 时本稼瓣裘瑟避嚣话学蒗往。滚瞧懿王慧流程秘鏊3 、掰示 擘l 木材 鎏辫 偶联剂 木材 錾辩 偶联剂 木材 鎏餐 偶聪荆 零薅 塑料 嚣) 忿。 接技，涂渗 。窖台 ( e ) a 蠢争l 静。鬻薅戆漂糕鼗茬王莲灌程黎誊鋈 蹦2 - 1 中工蕊( b ) 的效果较好，在撼高预处耀效果的情况下，相对成本较低。 联鞭这耱瑟步楚璎黪方法较薄誊瑙。震憨联蓑辩零嚣野缀末耪锬蕊遴嚣羲楚壤。 常髑的预处理方法漪四静，为浸泡、喷洒、搅拌糊混合。其中喷洒法最为常用，遮 释方法节约鹬袋裁，霜簿键联裁斡努豢鞍洚驽驾。嚣联裁瀚添蕊蕊逶翥轰零嚣野蹊 东粉刨花篷量的1 8 。由于鸺联剂的成本较满所以念直接影响到产龋的价格， 西戴藏霰霸产磊懿精途寒满整藕袋裁黪添热量。 目前鬻趣的复台工艺盘要分为灏类：籀类使用挤懒的方法使木材岛塑料充分 滢禽，然纛辩塞成黎e 第二类稀悉空气镳装或者楚无薅犏镪法懑行澹台然詹热燕建 型站o ，圳。 ( 1 ) 赫窝成蘩法： 抟 术耪。蔼生聚苯己螓蠹念裤辩 餮塑蔗塑瓣霸王孛壤囊要黪麓王方法之一，它是一释筵滔艇褰产邀豁生产王芝。 w p c 的挤出工艺为：木材纤维术粉i n 花【j l 特殊的喂料器在凝料熔融时连续嚷料， 本瓣纾缕，本耱锱莛程载漂移捺凄穰熬薅簸莰被建势瀑雪。魏蹲零材孛瓣隶转交奏 绽裂带走。在混合充分尉，混合物在一定压力下从模朋挤出，制成型材或板材。这 糖按鎏霹鞋揍爨楼麓鹭一瓣薅辩。篌悉运褥熬工方式黪零嚣瓣要子滚，鍪藤建复含 材料中出现气泡，同时术材纤维纤维状刨花的长径比要小，以免在加工时肖大量 赫零褥纾蟪厂舞滚装镬猩交藩戴溪，黟癫产瑟葳餮，蠢嫠嚣器荔受搂侉。褒捺整热 工工艺参数中漱发、转逋是主翳的参数。如果温度太高，木材纤维会很快降解，其 宠学强壤簿低，簇氇交漾，获羲影璃复念麓辩懿强震。簸燕王溢麦聱东1 5 0 - 2 0 0 之间。转速和冰材纾维在挤爨机中的停露时阃对材料的影响报大，如果转速太快， 辫韬力臻丈，太鬣懿本耪纤维黟磷蓰被翦蘸，藤置两释褥糕溅禽不璃鸯；热巢转速 避熳，术搴| 纾维鞠刨花旌接塑桃中停留肘间太长也会馒郝分木纾维或刨芯降解。 ( 2 ) 空气铺装藕无妨编织涮接禾 本耪爨绦绎缝劁藏和塑辩野维剁弱空气铺装形式或嚣刹月秃纺编织技米依 鼗橇械力将两种绛维聚熊并交缀成薅状或者垫予获，然焉熔融藏者燕愿成鍪。舅井， 熬疆蝗鹣挺距凌糖被褥入这个嬲默垫予巾来增热热塑性塑料秘本材缎维纤缝状剑 稳的结龠强度。这种船工工艺耐戳将本树纤维纤维状黼花的添船量蹭擒到9 5 ，并 黩零嚣终缝纾维捩割麓_ 霹器毒较大豹长径毙。在无续缡织工艺孛，避力和激发是 主要的黔数。 激上獒嚣耪生产工艺绘拳挂莉塑料夔复念方法带采了缀犬懿灵澄牲。宅稍可 i 置生产出从几毫米到几十厘米脬的材料。可以根据不同的要求来选择憔能和成本以 疑黟获遥会薅氯王方法。 2 4 木材一热糕性塑料的性能及用途 本糍一燕蘩健复合褥赫是褥零嚣戮餐莛、释维、拳粉嚣形客帮受爝疆褪瓣蓑壤 料添如剿热塑性激料中，并通过加热馒术材与熔融状态的热擞性塑料避行复合而得 瓣翡一静耨受鬟合榜辩，髂为零榜一热鬻经鋈瓣篾台裙释( w o o da n dt h e r m o p l a s t i e c o m p o s i | l _ e s ，必有为数不少的文献忽略“热塑性”丽称之为w o o dp l a s t i e c o m p o s i t e s ，窍缩写为w p c ) 。术耪一熟鎏往塑瓣复合搴孝料是_ i 壅年来木漱复台褪研究 辫重点。本文裁嚣者致宓秘工技术及牲熊设计进纾了探讨。 术塑笈台材懋稀褶黼较新瀚工程稀释。出予术材帮塑料在楚台避程中以及最终 产盛孛溅镙霾了静妻豹姆楚，又穗互剡襁翅荐髑，镬缛拳塑复合柩具旁许多妁忧势： 7 彖嚣禄蟾，天攀蕊毒学德论文 蘑本疆蝼瓣霹羹羧管羹赣羚瓣蒸蕊蠢鋈赣懑强囊，嚣量末溪壤黎戆淦藉矮凌e 与觅枫填料棚比，术质填料的密度较低。猩改善搬伸强度和弯曲模鬣上，增 强戆零蒺纾缭骞豢大瓣潜交+ 黉黧，交交鬻获簿熬嚣获上占5 0 熬受藤耧蒙 嚣燃媳复会材料的性能比爨爨上占4 0 的玻璃纤绒和聚丙烯的复合材料的性 麓嚣姆婶霉； 2 ) 对予翘嗣转擞的复念材料，本蟥填料复合枣考料豹成举也鞍低，对设辫豹嬲搅 ，j 、，箨显露戳器垒； 3 )毒鞍惩魏缳鲣要求，继骖瓣淄秘缎修终费掰蜊j c 毒较少； 4 ) 其离较低酶瑕求踱滏瞧箍，不需要绦护霞防承涂镣，霜静耱瓣冒弑禳蠢浠簧 鎏热簸者涂馋； 5 ) 在抗瓣纹、辩藩、潜藏及海生钴藕生耪穷稀斡髓力部优予术裙瑶辩+ 诧稀艇合 赫赫嚣誊秘襻棼裂整襞繇鹾； 6 )它可瓣象术柑样被加工或瀚连接 7 ) 它爵淡遵避擦爨蘩赣骥篷方式黧王娥嫒爨鼹诲多篾祭獒形状，裂瓣爨毒窝鼗 的原料转能攀( 9 8 ) 和自拇循环裥糟( 循环可超过8 次) ，因诧。在过撩镌 霉蘧，掺漤燹嚣游熬王鼓零饕戮淡蕊，髓零零鏊整合封获零了多嚣毽翡露 场1 2 引。 罨警，u 突懿餮醛器王鼗天羹熬苓蘩努意，藿零鐾菱台褪嚣在装饕蕊艨錾含中餐 存在些缺点，主戮表现为 | 密襄饕，嚣魏逶零淼零嚣黎2 - 4 蓥； 2 ) 产品的安装赞用相对较高( 由于材料的密度较大，狸组装时需要使用射钳枪 凌者楚鑫竣爨餐 3 ) 耐热能和抗紫外线能力较差； 毒 囊螽黪矮蠹辩辩羲饕戆秀较零禧差嚣封。 姻前木榭塑料烈材料f l q 应用铡域主嚣楚四个方筒： ) 结褥瓣释：懿蔼零蘩艇台嚣、鳝蔽木器- 嚣糗墼蘸羹啬饕瓣黪兰要褒鬻镁壤涟 结构树，其中最多的制品是术塑复术。这燃木塑艇合木主要用做地板、徽 蕹、漆、藩蒋、房蕊簿。鑫麓逾羲浚戆锾蔷蘩布瑟土秀。 2 ) 消费融鞠家斌蠲品：拖瓮、工具手揪、家隳镪件等。 3 ) 汽事建帮帮母孛：本蘩藏台耪粼露瓣汽车海零佟露蘸游辔畏熬势一螯平穗，藤 费浚谢被取代鼹趋势r 这是黝为羁纸徽豹汽攀内衬擞在潮灞姻环境中易失密 强度t 嚣东瓷篾台零孝澍残酶斑褥板随承驻力筏强，阿珏蔹涟鬣戍吾释形浚， 建 本耪孬堡：霖笨乙爝整君秘辩 嚣徐捺妻较为瑟嶷； 4 )包装材料和待加工暇料：木骥复合材可寓横或者通过发泡制成包装箱，还可制 袋冀器遴行二次趣王。铡袋冀嚣黪主要德煮是磺缀藜嚣要寒莲锻凌蘩爨辜| 饕。 2 + 5 本塑复含材的商业化现状 本材热辍髓塑料复台材料游裔漩摩爝始于鞠举代中瑟* 1 9 7 3 年s o n n e s s o n p l a s t 盎8 公司链蠖囊熬名戈s o n w o o d 啦豹p v c 本羧复合糖料，它先怒由术粉鞠p v c 赛台制戚颗粒状，然焉貉鎏成灏。2 5 年前一种被称淹w o o d s t o c k 的释p c 在黎大稀 兴越，它跫使弼5 0 兹本龄雾5 0 熬聚鞭爝p 盼混会掰戏，然羼波接邋娥薄鲍尊扳， 稃加热撰压成懿，最后成为福特汽车的内衬板率季。木凝复合材料优异的性能黻及其 传统翦爨鼗生产燕王方法餐霉鞯o o d s t o c k 枣产熬暴奏羚橇餐纛、强爱好、硬瘦惑萼特 点，所阻w o o d s t o c k 圆至今仍然被广泛使用。 2 0 蹩纪謇g 攀霞，w p c 蘩撼蓬羲发曩，美熬枣场对本橱一热塑莲蘩辨复啻材辫产 晶的需求迅速增长。掇1 9 9 9 年 a ni n v e s t i g a t i o no ft h ep o t e n t i a lt oe x p a n d t h em a n u f a c t u r eo fr e c y c l e d 箨臻。建p l a s t ie c o m p o s i t ep r o d u c t s i n m a s s a c h u s e t t s - - t e c h n i c a lr e p o r t # 1 9 报满，美国在2 0 0 0 年w p c 产品的销售量 避3 x1 0 8 磅，毙嚣年骜矮爨- r3 嫠。主要熬产凝莛翘授捷，擞予，茂攀蠹霹裁、塞 糕、栅栏和装饰材料。撼k i i n e 公司最近的调渡报告鼹示，用米填充和增强热塑性 爨辩爱热霞婺鏊辩嚣天然野鍪愚罐羡爨捷翡聚会耱填辩之一。溪诗袭荚瓣嚣俸燮耨 蠛料的术材纤维需求在汽车应用领域的罐增长率为1 5 - 2 0 ，而在菜熄建材应用领 壤懿车袋长率遮蘩5 0 ，零秘簿缝骞终缍惑爨懿7 5 。蠢“i n t e r n a t o b a i c o n f e r e n c eo nw o o df i b e r p l a s t i cc o m p o s i t e s 中报道，预期剐2 0 0 5 雄，美 臻藩w p c 糖瓣熬鼹求蚕褥突瑗i 5 x 1 0 8 犍每，这些麓瓣浚圭簧籁暴将筵建投糖藜。 黼的应用领域，如铁路的轨道或墙体材料，也将会占黧墼的比侈| l 。 在我蓬，麓塞六泰采按零蠢麓叠霭予1 9 9 8 年蒋本蘩耱辫技术奁我鏊赛赣；安 徽蒙城县铝塑型材有限公司与靛城县镪激研究晰合作，研究建设的本勰材料生产线 窜请了陵寨专禳；秀褥鬻丰羹效番矮公霹繇裁麓缝合式零辇祗盎透过了出中鬻程装 揍会组熟技术鉴邈，并申请了蹦家专利。北京化工大学翻北汽福毋汽攀进行了w p c 产晶专穗设备的开发。藏拜，出东、浙江等遣祷企韭辩术颦稀释盼釜产工艺及专餍 溉备进嚣褥究开发。 我瓣在霞袄材科生产攀p c 和w p c 材料回收方面起劳较晚，褒这方丽的研究较少。 发达餐家麴学者礤究表骥 2 6 2 7 ，2 8 l ：铡襄潮牧塑料割或蜘w p c 性憩嗣藜塑料辑铡瀑豹 9 东北林业大学硕士学位论文 w p c 健驻差掰不大。术材纤维和p p 、p 嚣等热鎏牲蘩瓣抟复合瓣料不佼可塔稍蕊霞救 木纤维和回收塑料来生产，丽且其囱身也可以回收利用，弗具有和鞭原材料生产的 复合材料相淼似的谶度和锈理性质。生产设备不用经过改渤或经过较小静改动繇可 生产髓收毒季斟的复念材料。假是利爆回收塑料和回收本纤维生产的复合材料还面螭 很多的问题，例如，剃用熔融混合法生产的阐收材料的w p c 的冲击健能有所下降( 熬 对大多匏应耀领域影璃不大) ，挠弯热蛙熊不好，鬟簧进一步改善；进一步淑进工艺 以经济的模式生产回收材料的复合材料，降低原料的回收成本等，以开辟新的回收 塑糕帝场。秘蔫在发达霆家糨越予剩塌琢材料来说这静塑牧材料麴徐捂敢然较低。 在美阑已有专门利用回收材料生产w p c 的公司，例如弗吉尼亚卅f 濑彻斯特的t r e x 公司一耋是襻p e 豹主簧生产厂家，箕锫售爨1 9 9 7 牮魄1 9 9 3 年增嬲了3 5 0 万美元， 该公司主要利用回收塑料和粗制的术材纤维来生产复合材料。此外还有m o b i l eo i l 公司簿其它公司，主要襄霜疲弃氟时格交畿镑跨稳豹裁余镑( 锯末) 嚣凌羚獒杂爨 袋来擞产w p c ，主要产品是塞外地檄块和花园栅栏。目前，在美国注册的w p c 生产 公蔼霜技术懑售釜砑还在不凝瓒熬。 尽管回收材料嫩产w p c 以及w p c 材料回收都耐临着良好的市场，但悬浅们要根 摇我键戆国清亲选定裁霞熬磷究蠹彝。在荚鏊，本质萋材粒是皱激懿主要成努， 约占废品总髓量的4 0 。第= 大废晶塑料约占j ；：菠圾重爨的1 0 ，但体积。e 占3 0 疆。s 。c o n g r e s s ，o f f i c eo ft e c h n o l o g ya s s e s s m e n t ) ，其它发这鬣塞与美鬻 情况类似。豳此，美阉等发达国家照重视研究废弃术材和新塑料w p c 性能潋善的谂 径。虫子本糖资深爨乏，我嚣在7 0 年我裁提窭嗣塑辩替代部癸本瓣薅秘，尤其魑 在包鼗材料方面，魏料已成为使用燃最太的原料“w w n t e m c o m 。c n 2 0 0 2 ) 。尝 弃的次毽餐盒、承棒、燮释袋、编织袋、食品袋等邑造成资源豹严重浪费并构成 了对环境的溅胁。劂此，我国利用圃收材料制造w p c 的主鞭研究方向应当立足于如 谤稳态本耪翻露教蘩籽复合耪辩戆性琵，不辑拓展涮爱霹投藿辩生产复合材瓣的戏 用领域。耳游东北林业大学王e 在研究利用回收塑料署口热磨纤维、术龄制造w p c 的配 套按术。我蕊在塑辩的藉焉上还会鸯辩强力纛蹭秀拜产爨，露虢废弃秘辩的圆收莉用澄 成为我国关淀的问题，w p c 魁好的性能必将为我国废赛塑料回收剩期_ 开辟澌的途径。 2 6 术材一热塑性塑料复合材料研究面临的挑战 w p c 畜缀多豹槐点：铡鲡哥菇被荣色或者凑漆，筵蜜鞍好，戮承蕊麓嶷鲟，缝 修成本低，防裂防腐性能好，加工成型较为容易等。但是w p c 还存在着一螋缺点， 骥魏瓣热莲不好，神者蚕凌小，密壤大等，这些袋点菠裁了髯产e 麓谈蘑寿愈窝应稻 1 0 木瓣再生聚苯乙烯簸台材籽 藏漤。菇了捷赢材麓嚣携戆，霾藏翡研究方窝主要集中在鞋下凡个方瑟： 1 ) 减小w p c 的密艘。目前w p c 的密度约为普通木材的2 倍。可傥用塑料生产 中黪谨缀发逛法瓣复台树精中鹃黉精进嚣发海来璇枣鞋p e 薅辩赡密度，这样在赛藏 隔板和家具方面就可以减少用材懿，同时可降低生产成本。 2 研究开发适宣予w p c 中本绎绻纾维状锻葱秘鎏褥复合豹设餐；爨静滚遗 设备中术纤维纤维状刨花的进料系统，提高挤魍设备的生产能力，开发木纤维纤 维获笛花经济翡生产工兹稿控制本事| 岔求率静方法。 3 ) 生产高术材填充量的w p c 以降低复合树料的成本。同时加强对离木材含量 的复合材料的阻农性能、防腐懂麓、着锻性能戳及抗紫辩线性麓等方纛黔研究。 4 ) 撼宽使蹦回收爨料和木材复合树的应用领域和回收塑料的釉类。 以上怒目前w p c 发聪至今所雨稿的主要问题。在我匿，除上述离题之舞，还要 积缀翔强( 1 ) 笈会材料的界嚣研究，尽照提磷搪料的力学强嶷；( 2 ) 积累大量必 饕的w p c 材料性能基础数据，尽快制定w p c 的测试和产品标准；( 3 ) 加强市场调查， 对谭到爨鼯发产黯静枣场深痿进行评售，认真分恚蓐国内行情和枣场走囱，引导w p c 健康发展。 2 7 本论文戆謦舞、方法及主要内容 本实验是东北林业大学木材保护实验室承担的国家“9 4 8 ”项目“术材一浆烯 疑复会誊孝瓣”串本材与矮牧望辩复会誊耋辩孛憨藩努。赛验串静鋈较爨辩豢人稻最 为关注的“白色垃圾”聚笨乙烯泡沫为原料与家舆厂的废料一砂光木粉进行艇合。 豁术粉含螫，鼹联裁填热鐾帮鞠王转速魏主要斡影镌爵予来评价它键对材辩物理洼 质善妇物理力学性膜的影响情况，并运用d m a 分析仪对术材的动态热机械性质进行分 轿。 实验爨豹：找出离末糖含量慰复合材料力学性囊豹影响，以及偶联裁一一粤来 酸酐接枝聚苯乙烯及双螺秆转速对复合材料性能的影响情况。 实验方法菰簧；酋兔确立实验嚣懑度，主樊是鞋聚苯己繇瓣熔融澄凄隽获瓣， 将双阶挤出机的8 个加热区的温度确立谯1 6 0 i 9 0 。c 的范围内。添加高含量的木 羧露鼓簿低复台秘瓣瓣成本，联泼奉簇论文主簧讨论蹒零耪含量浆本耪7 聚苯乙鼹 复台材料的加工工艺和主要性质。首先将木粉含量确立在o 、l o 、2 0 、3 0 、4 0 氍5 0 ，技凄复会核辩拉律移弯麴牲照静变纯蔑箨。然露讨论术粉吉燮为3 0 、4 0 和5 0 ；偶联剂禽量为2 、6 和1 0 ，2 0 ；转速为3 0 r p m 、4 0 r p m 、5 0 r p m 时复合材 料的穗理蠛质耜力学性最。 j 1 东北林业人学硕士学位论文 3 实验材料和方法 3 实验材料 渡实验的实验毒| 料主要霄：1 ) 聚苯乙烯泡沫；2 ) 砂光本粉；3 ) 偶联剂一 马来酸酐接披的聚苯乙烯：4 ) 添加帮。 t ) 聚苯乙爝泡沫 聚苯乙烯( p s ) 鼹苯乙烯的均聚物，是苯乙烯系树脂的磺基本的晶秆，它含有筒 摹黧复熬维擒， 浆苯己蜷大傣上是线黧聚合匏，勰裂是嵇热塑性辩鼹。垂予港嚣豹隧霞效应， 使得p s 在一般情况下不能产生结黼，只形成无规聚合物，另一方面，苯环的存猩 褒黎会魏毽段煞裂嫒提褰，嚣筵p s 在室温下呈硬壤透鬻状。发海装苯乙烯( e p s 躐 f s ) 是由p s 发泡制得。本实验使用的是e p s 。 表3 - 1 聚苯五烯斡梭黢覆禄 指橼数据范围 密度g 如驴)i ，0 2 2 拉伸强度m p a3 1 4 伸长率3 4 5 驽髓强度m p a4 2 1 2 壤卡较讫点。c8 0 8 2 吸水性( 2 4 h ) 0 0 5 2 ) 术粉 本粉取爨手晗尔滨枣万感达家舆公司t 5 0 耳妙纸砂”f 的本粉。木粉蜘丈小程 2 0 2 4 0 目之间，爵数在1 8 0 目以。h 的占6 0 ，其树种为裤子松，含水率为8 ，餐 凄在1 1 1 2 k g c m 3 之闻。 3 ) 偶联剂 本实验使翅熬缓联裁是广翅撼鼹公司生产豹马寒酸酹接技豹聚苯己烯，为淡黄 色的透明颗粒。该偶联剂的玛来酸酹含量为1 6 2 0 。分予结构如下： 1 2 m 心 c一 苓 术粉再生聚苯乙烯甄合材辩 强3 - i 马采酸鼓接技趟聚苯艺爝分子结构式 4 ) 润滑剂 在惑分子耪料避行黧王霹，存在罄煺錾聚合糖分予之淘豹黪攘翻聚台物熔髂与 加工设备袭面间的摩擦，前者称为内磨擦，后糟称为外摩擦。为了减少这两类摩擦， 增强毒| 数熔髂魏流凌犍，爨壹窝分子撵料在热工过程审怼设备熬嚣辩瑷象，镲诞翻 晶的表面光洁度，则必颁加入润滑剂以减少原料在设备内部移动时表面的摩擦力。 润滂努为蠹澜浮粒於巍漕，海澜滑稽聚会戆之瓣，蒙会镑帮溪辩之鬻鲍滤溪。羚澳 滑指聚合物和热众属，填料和热鑫属之间的润滑 2 9 , 3 0 , 3 1 l 。 溪瑟酸锌( z n 留t ，拜。s e 0 ：) 。逡色耪寒，是典存蠢润滑巍努溺滢臻黪静滤港粼。 硬脂酸钠n a ( c ，h 。s c o ：) 用作高抗冲击性聚苯乙烯的润滑剂，具有优良的而寸热褪色性 籀，置软健患较藤。硬翡酸舞( c a ( c ：，嚣。e 趣：秘磺爨酸镑戆复会鐾趸予聚苯乙烯戆 挤压和横翅的润滑剂和脱模剂。在本实验中，使用这两种物质的混合物作为外润滑 裁，砉翰瓣骧料毖重熬0 + 4 舞o + 8 篙。 石蜡和硬脂酸( c t s h “c o 。) 的滟合物作为内润滑剂，用来改蒋填料和塑料之间的 摩擦力，热挟成鬻速度，英覆台物占榜辩原辩蕊重黪0 骗i 繇。 3 。2 实验仪器 1 ) 9 f q 一3 0 0 型镶式粉碎桃( 丹求市正大机械制遄厂) 2 d h g 一9 1 4 0 型奄热垣濑于瀑嚣( 上海燕遥实骏纹器毒鞭公司) 3 ) s h r a 高速混合机( 张家港市通河塑机械有限公司) 4 ) s j s h 3 0 s j 4 5 双除鋈辩挤基辍缝裔索橡鳖热缓厂，箕拇造翔塑3 - 2 瑟示) 5 ) y z 1 2 哑铃型制样机( 承德市金建检测仪器有限公司) 6 ) r g 罩一2 妊羧械控涮鬼子万爱力学试验楗( 深蓉l 臻耧尔骞鼹公霉) 7 ) n e t z s c hg e r a t e b a ug m b hd m a2 4 2 动态热机械分析仪( 德因) 1 3 中囝 东b 林业大