木塑抗老化性能的研究报告

木塑抗老化性能的研究报告,StudyonAgingPropertiesofWPC,目录,影响WPC的老化因素WPC的老化机理与光稳定剂老化性能的测试与表征,WPC的抗老化性能,克服的缺点木材：强度低、变异性大；塑料：MOE低继承的缺点木材：吸潮腐朽；塑料：老化降解目前，大部分木塑复合材料产品都被用于室外，逐渐暴露易老化、易蠕变的缺陷。国内外研究发现，地面上的木塑制品由于暴露在阳光空气中，其分子结构发生变化，而接触地面或地下的木塑制品，则有被真菌或白蚁生物降解的现象。,影响WPC的老化因素,外部/环境因素阳光、空气：褪色，且色度反应呈非线性；氧化光降解发生在制品表面，制品在承受应力时仍能将应力很好地从基体传到木粉填充物上，力学性能基本不变。水分：使木塑复合材料老化后性能降低（接触角减小，亲水性增加），弯曲性能和拉伸模量严重损失，力学性能严重下降。冻融环境：单纯冻融对材料的影响不大，若浸水，材料整体受侵蚀，界面结合遭破坏，对力学性能的损失显著。,影响WPC的老化因素,外部/环境因素真菌：霉菌在表面迅速繁殖（高温潮湿），产生霉菌斑点或褪色，影响美观。木粉用量和表面粗糙度的增加会促进霉菌的生长，润滑剂也会促进其生长，而杀菌剂则显著遏制生长；腐朽菌能侵蚀木材，使材料降解，影响其性能和使用寿命。质量先降后升。白蚁：白蚁以木质纤维素为食，木塑材料失去木纤维，整体强度下降，将会影响木塑产品的使用寿命。,影响WPC的老化因素,内部/本质因素木粉含量：木粉含量高的材料比木粉含量低的材料褪色稍快。高分子种类：PP基复合板材比PE基复合板材更容易褪色。成型方法：注塑、挤出、模压，影响吸湿量，挤出制品吸水率大于注塑制品，注塑工艺优于挤出工艺。,WPC的老化机理光氧老化、热氧老化、气候老化、生物降解由紫外光和氧造成的光氧老化使材料发生光降解，是WPC老化的主要过程。,聚合物的光氧老化机理,聚合物的光降解包括聚合物氧化、结晶度变化、分子结构变化。光降解导致聚合物表面出现裂缝、脆化、弯曲性能损失，是一种自动催化过程。PP和PE：晶区交联，非晶区断链，不同点是，支链的不同决定了光氧化速度的不同。断链使PP和PE的M降低，结晶度增大，聚合物发生脆变，硬度减小，表观现象：裂缝。PVC：除了交联和断链，还发生脱氯化氢反应（烯烃），发色基团会导致材料变色，力学性能恶化，使用寿命降低。,木粉的光氧老化机理,木粉主要由纤维素、半纤维素、木质素、抽提物组成，木粉易吸收紫外光发生降解，其中木质素的吸收占8095%，其余被抽提物吸收，纤维素不吸收。官能团（甲氧基、羟基、羰基、双键）光解，生成发色官能团（醌）。,愈创木基丙烷紫丁香基丙烷对羟基苯丙烷三种苯丙烷结构单元,木质素结构,木粉的光氧老化机理,木质素光降解反应分为两个步骤（苯氧醌氧化还原循环）：一、侧链羰基或共轭双键吸收光能，在O2的催化下，从酚羟基中夺氢，形成苯氧游离基，脱甲基或侧链脱离生成苯醌。二、苯醌分解为对苯二酚的氧化还原反应，生成的对苯二酚继续氧化生成羰基或双键，使反应循环进行。,木塑复合材料的光氧老化机理,木塑复合材料的光降解主要发生在表面，老化后在木塑复合材料表面形成了一个降解层。“双层模型”，表面为降解层，中间为无影响层。因此，木塑复合材料光氧老化的机理事实上就是聚合物和木粉光氧老化机理的揉合，但又不是两者的简单相加。,光稳定剂,光稳定剂根据其作用机理可以分为紫外线吸收剂、受阻胺光稳定剂和着色剂三大类。紫外线吸收剂简称UVA，它可以强烈地吸收紫外光，使光能以热能形式放出，大大减小对材料的损害。市场上使用较多的有二苯甲酮和苯并三唑两种类型。UVA主要以分子内氢键耗能、分子间氢键耗能两种模式来耗散照射到材料中的能量。,光稳定剂,受阻胺光稳定剂简称HALS，能延缓或抑制材料光氧化降解。HALS抗氧化的主要机理是它能够清除自由基，阻止材料的自动催化光氧化过程。抗氧化效果与相对分子质量的大小（迁移性），材料的厚薄有关。对于厚的材料，长久看来选用迁移性较差的M高的HALS，对于薄的材料(薄膜)，M对HALS的稳定性能影响不大。着色剂着色剂用来着色，提供材料外观和耐紫外光性能。按溶解性能分为染料和颜料（有机/无机）。无机着色剂通过颜色来遮盖材料的褪色现象，从物理意义上改善了木塑复合材料的抗老化性能。,抗老化性能的测试与表征,木塑复合材料的老化方法主要有大气自然老化方法和人工加速老化方法两大类。人工加速老化包括湿热老化试验（4060，90%）、紫外光老化试验、抗菌试验（28d）、人工气候老化试验（光、热和降水）、腐蚀侵蚀试验、耐寒试验、盐雾试验等。,老化性能的表征,表征方法对正确反映老化现象、认识并探索老化机理、寻求老化根源进而采取合理措施有着非常重要的作用。颜色变化:目测法、分光光度计测色法、色差分析化学成分和价键:X光谱分析和电子能谱分析，XPS分子结构：FTIR、U