木塑復(fù)合材料是利用木質(zhì)纖維填料和塑料為主要原料,經(jīng)擠出、注塑法或壓制成型而制得的復(fù)合材料,又稱為木材-熱塑性塑料復(fù)合材料(WoodPlasticComposites,WPC)。該材料既克服了木材強(qiáng)度低和變異性等使用局限性,又克服了有機(jī)材料的低模量等缺點(diǎn),具有較高的力學(xué)性能、比硬度、比強(qiáng)度、吸音性能等優(yōu)點(diǎn),是一種全新的代替木材的綠色環(huán)保材料,在國外已得到廣泛應(yīng)用。目前所研究的木塑復(fù)合材料主要是各種熱塑性塑料的單一體系,對木質(zhì)纖維的表面處理、木材與塑料之間結(jié)合力與極性力之間的大小關(guān)系等方面的研究較多,而對混合復(fù)雜體系的研究還沒有,對回收廢舊材料制造WPC的研究也較少。

城市生活垃圾中的塑料組分是難降解有機(jī)物,塑料種類以聚乙烯(主要制品是包裝袋,薄膜制品)和聚丙烯(主要制品是飲料杯瓶,塑料容器)為主。隨著塑料使用量的日益增加,生活垃圾中的塑料組分正在逐年增加。據(jù)調(diào)查,城市生活垃圾中塑料組分所占比例一般為10%～18%,部分地區(qū)高達(dá)20%。一直以來,由于沒有有效的利用途徑,因而造成能源資源的巨大浪費(fèi)。本研究利用生活垃圾塑料組分中的聚乙烯和聚丙烯制成塑料合金顆粒,以彌補(bǔ)因材料降解產(chǎn)生的力學(xué)性能下降問題,再與木纖維廢物混合制備一種三元木塑復(fù)合材料,從木材-聚苯乙烯復(fù)合材料的界面力學(xué)特征、復(fù)合材料的力學(xué)性能和熱重分析(TA)等方面對木塑復(fù)合材料的聚合機(jī)理進(jìn)行了探討。

1實(shí)驗(yàn)部分

111實(shí)驗(yàn)材料

聚乙烯(PE)/聚丙烯(PP)塑料合金顆粒:取自同濟(jì)新村生活垃圾,先進(jìn)行風(fēng)力分選,再將分選后的塑料組分進(jìn)行手工分選復(fù)配,破碎,在雙螺桿擠出機(jī)中擠出,制成不同PE/PP比例的顆粒;木纖維廢物:取自同濟(jì)大學(xué)木器廠,過20目篩的松木粉;廢玻璃、廢磁磚、廢織物、廢紙:均取自經(jīng)風(fēng)力分選后的同濟(jì)新村生活垃圾,廢織物、廢紙破碎,過6mm篩,廢玻璃和廢磁磚經(jīng)球磨機(jī)破碎至80目;處理劑:KH570硅烷偶聯(lián)劑(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷),浙江精細(xì)化工廠;馬來酸酐(MAH):上?；瘜W(xué)試劑總廠;其他:DCP(過氧化二特丁基)、BHT(2,6-二叔丁基對甲酚)、硬酯酸、二鹽基亞磷酸鉛、三鹽基硫酸鉛,均為市售。

112主要測試設(shè)備

高速混合機(jī):GSX22型,張家港塑料機(jī)械廠;雙螺桿擠出機(jī):同向嚙合型,德國Leistritz公司;015兆牛半自動壓力成型機(jī):型號YXC250(D),上海西瑪偉力橡塑機(jī)械有限公司;開放式煉膠(塑)機(jī):型號X(S)K2160×320,無錫市第一橡塑機(jī)械設(shè)備廠;萬能制樣機(jī):型號HY2W,承德試驗(yàn)機(jī)有限公司;組合式數(shù)顯電子試驗(yàn)機(jī):DXLL25000,上海登杰機(jī)器設(shè)備有限公司;熱重分析儀:TGA51型,美國杜邦公司;掃描電子顯微鏡(SEM):JSM25600LV,日本JE2OL電子公司。

113實(shí)驗(yàn)方法

PE/PP塑料合金與木纖維一起在80℃、1200r/min的轉(zhuǎn)速下共混,并加入實(shí)驗(yàn)助劑。將混合料在140～160℃下進(jìn)行開煉機(jī)開煉,在170～185℃,15～20MPa下加模高壓3～4min,低壓4～6min,制成塑木合金復(fù)合材料。

114測試方法

熱熔性能測定:GB/T3682—1983(2000),熱塑性塑料熔體流動速率試驗(yàn)方法;拉伸性能:GB/T1040—1992,拉伸速率50mm/min;沖擊強(qiáng)度:GB/T1843—1996;彎曲強(qiáng)度:GB/T9341—2000。