木刨花與再生塑料復合材的物理力學性能

2019-05-30 06:53:47 37
本文轉載自網絡,如有侵權,請聯絡刪除:  木刨花與再生塑料復合材的物理力學性能X楊文斌,劉一星,李堅,張顯權(東北林業大學,黑龍江哈爾濱150040)主要影響因素,其對各項指標均有高度顯著性影響;塑料的添加量對復合板的厚度吸水膨脹率呈高度顯著影響,對內聯合強度及靜曲強度的影響不顯著;熱壓工夫的延長有助于復合板的性能指標的優化;熱壓溫度對靜曲強度和干狀內聯合強度及24h厚度吸水膨脹率的影響不顯著,對濕狀內聯合強度和2h厚度吸水膨脹率的影響顯著。

  利用木質材料與塑料停止復合生成木塑復合材料的歷史已久。在這些鉆研當中,主要以木粉木纖居紙纖維或其他纖維與塑料的復合為多。這類材料尺寸一般多限于通過1.5mm篩網的粉末或細碎材料。將木材加工成木粉或木纖維的工序較多,能耗大。假如能以木材刨花與廢棄塑料停止復合,則不但能降低解決木材的能耗,而且還提供了一種對廢棄塑料解決的有效門路。

  楊樹是中國北方的常見速生樹種,多用于消費刨花板、中密度纖維板;發泡聚苯乙烯是一種常見的包裝材料,在我國每年直接用于工業緩沖減震包裝的聚苯乙烯(ESP)材料的需求量約1000多萬m3,這無疑是個觸目驚心的數據。它多為一次性使用,且它的化學性質穩定密度小體積大,在自然界中既不腐爛,也不降解,是日益重大的所謂“白色污染”的主要來源之一。大量廢棄的包裝材料不只污染了環境,也形成了原材料的浪費,因此,對廢棄聚苯乙烯泡沫塑料的回收利用是近年來人們不時關注和不時討論鉆研的一個重要課題。

  文中旨在討論廢棄的泡沫聚苯乙烯與楊樹刨花在膠粘劑作用下停止復合的工藝可行性及復合材料物理力學性能的討論。

  1材料與辦法1.1試驗儀器50t預壓機,100t熱壓機,自制旋轉拌膠機,AG-10TA島津萬能試驗機,MANGNA560型傅立葉紅外光譜儀(美國尼高力公司消費)。

  :基金項目:國家948科學基金贊助項目(2001~01)。

  第1:楊文斌(1966-),男,福建南平人,副教授,博士后,從事木材枯燥、木塑復合材料鉆研。

  1.2試驗材料楊樹木片(購自哈爾濱市正陽河人造板廠),廢棄泡聚苯乙烯(自行搜集),液體異氰酸樹脂膠粘劑MDI(東北林業大學材料科學與工程學院膠粘劑組提供,10(%固含量)1.3試驗辦法就可以得到均勻的塑料、刨花混合物。粉碎后的泡塑料利用KBr壓片法停止FTIR光譜剖析。

  1.3.3板坯制備先將木刨花和粉碎后的EPS塑料拌均,再投入旋轉式拌膠機中,旋轉一定的圈數后再噴入MDI膠(施膠量為板坯絕干重的2%,注:板坯絕干重=刨花絕干重+塑料絕干重),使膠均勻地散布到刨花和塑料外表。施膠后的混合物利用手工鋪裝成320mnK340mm的疏松板坯,同時將脫模劑均地涂在墊板外表,而后在室溫狀態下停止預壓,預壓壓力為1 Mpa,工夫30s.熱壓工藝為3段加壓法,熱壓曲線,見;最高壓力根據密度的大小在1. 525MPa范圍內停止調整,密度大,相應選用大的最高壓力;每個條件下試驗反復壓3塊板,其中2塊用于物理力學性能的測試,殘余的1塊用于其他用途。復合板的厚度工夫/min MDI膠合的木塑復合材熱壓曲線由厚度規控制,復合板的最終厚度設計為12mm. 1.3.4試驗設計試驗采納正交試驗設計,選用b(34)正交表,固定因子在文中1.3. 1~1.3.3別離作了具體的闡明,選取以下4個條件作為工藝參數的多因素試驗變遷因子:木材與塑料的配比、熱壓溫度、熱壓工夫板坯密度,變遷因子水平,見表1,表2.表1變遷因子水平被測試板材在制備試件前均在室溫下至少陳放熱壓工夫原糊配比D為花重密塑料重>,B為熱以溫表同:h C為熱壓工夫(min),D為板坯密度(gcm-3),以下表同。

  10d,而后根據相關標準制取試件及各項主要物理力學性能指標的測試,其中靜曲強度按照GB/T4897-92測試,內聯合強度和厚度吸水膨脹率按照德國標準DIN68763V100測試。利用極差剖析和方差剖析對試驗結果停止數據剖析。

  2結果與討論bookmark3利用MDI膠合的再生木塑復合板材的各項物理力學性能,見表3.根據表中的數據可別離得到試驗1.3.1木片的解決用刨片機將木片解決成刨花(刨花尺寸,見),并枯燥至含水率2%~ 3%,用薄膜塑料袋密閉包裝,備用。為各種篩分值刨花的累積百分比。

  中各變遷因子對各項性能指標的均勻值和極差剖析(表4)和各變遷因子對各指標影響的方差剖析結果(表5)。以下別離討論各變遷因子對再生木塑復合材料各性能指標的影響。

  表2正交試驗設計序號表3正交試驗設計結果序號表4各變遷因子水平指標的均勻值(K值)(極差剖析)K值水平干狀內聯合強度IB 21刨花與塑料的配比對復合材料力學性能的影響從表4可以看出,在試驗范圍內,隨著木材與塑料的質量百分比在9:1~7:3范圍變遷時,MOR有下降的趨勢,這主要是由于隨著塑料含量的增加,相對地由木纖維組成的木刨花含量就減少,這是影響刨花板靜曲強度的主要因素,另外PS的彈性模量也比木質材料的彈性模量小,也勢必招致復合板的靜曲強度的下降,但指標值均超越標準優等品要求,方差剖析也標明該因素對MOR的影響不顯著(表5);在配比為8:2時,干狀內聯合強度和100°C水煮2h后的內聯合強度均處于較優狀態;當配比由9:1~8:2變遷時,干狀內聯合強度和100°C水煮2h后的內聯合強度均有一定量的升高,到配比在8:7:3變遷時,干狀內聯合強度和100°C水煮2h后的內聯合強度都略有下降,但指標值均高于標準優等品要求。方差剖析標明,該因表5方差剖析結果因子MOR素對二者的影響均不顯著(表5);從表5還能看出,刨花與塑料的配比對2h及24h吸水厚度膨脹率的影響高度顯著(),配比在9:1~7:3范圍內變遷時,2h與24h厚度吸水膨脹率均隨塑料添加量的增加而顯著下降(表4),就熱壓后的板材看,熔融后的ESP較均勻地籠罩在木材刨花外表,很顯然ESP是一種拒水材料,因此能較好地阻止水分對刨花的侵入,從而較大地降低了吸水厚度膨脹率。

  22熱壓溫度對復合材料物理力學性能的影響熱壓溫度對加速膠的固化和增加木質刨花的塑性均有一<定的影響。在試驗中,由于使|用的EPS是回收的,其性質可能會發作扭轉,通過傅立葉紅外光譜()剖析標明,回收的EPS在180C熱壓10min后的分子官能團根本沒有發作變遷,同時,思考到異氰酸樹脂膠粘劑的反饋溫度,故將熱壓溫度設置在180~150°C范圍內變遷。表5標明,在試驗范圍內,熱壓溫度對濕內聯合強度、2h厚度吸水4膨脹率的影響高度顯著(),對PS的FTIR紅外光譜其余表列各項指標的影響不顯著。從表4可以看出,熱壓溫度在180~150°C變遷時,mR隨溫度的下降而略有升高,這可能是由于異氰酸樹脂膠粘劑在147. 47°C時固化反饋完畢,體系形成強有力的體形構造的起因,因此,在試驗范圍內,150°C時有較高的M0R;對內聯合強度,無論是干狀還是濕狀,在165°C時均有較高的強度值。同時,在165°C時的2h與24h厚度吸水膨脹率也最低,二者受溫度的影響有類似的規律,即在180~165°C變遷時,二者均降低,而在165~150°C變遷時,二者均有上升,在150°C時均抵達最大,2h厚度吸水膨脹率最大值仍優于標準中的優等品要求。

  23熱壓工夫對復合材料物理力學性能的影響。根椐魏a熱趣木刨花板的內有潘顯著的影響如且呢工夫的延/長聯合net強度根本呈直線上升趨勢。表4闡明,隨熱壓工夫的延長,MOR干狀和濕狀內聯合強度也呈上升趨勢,2h和24h吸水厚度膨脹率呈下降趨勢,方差剖析(表5)標明,熱壓工夫對干狀和濕狀內聯合強度的影響顯著。延長熱壓工夫有助于進步膠的固化水平,增加刨花之間的膠結力,減少膠層間的吸濕斷裂和降低刨花對水的吸收,從而進步復合板的各項性能。于此同時,熱壓工夫的延長也有助于泡沫塑料在木材刨花中的熔融,從而更有利于塑料在刨花間的流展和塑料在刨花中的均勻散布,更有效地降低吸水厚度膨脹率。但太長的熱壓工夫會引起消費效率的下降。

  24板材密度對復合材料的物理力學性能的影響復合板的密度很重要,它直接影響復合板的物理力學性能和應用范圍,還直接影響板的本錢。從表4看,復合板的靜曲強度、干狀及濕狀內聯合強度指標均隨密度的增加而顯著增加,2h和24h厚度吸水膨脹率隨密度的增加而顯著下降,且各項指標均優于標準優等品要求;方差剖析標明(表5),密度對所有的指標均呈高度顯著影響()。結果與Youngquist,JA……Compoiste王建軍,郭文靜,王正木纖維-聚乙烯復合材料中聚乙烯改性的鉆研。木材工業,1995,9(3):10-13.楊慶賢木塑復合材料性能與相關因素的鉆研。福建林學院學報,1997,17(3):楊慶賢木塑復合材料建筑模板的研制。福建林學院學報,1993,13彭武財,黃國雄木材塑膠復合材料之鉆研于開發V.廢棄竹桿。桉木。棕櫚粒片與聚丙烯復合板之制作及特性比王戈,秦野恭典,涉步龍也,等聚氯乙烯廢料的含量對復合刨花板性能的影響。木材工業,1998,12(3):顧繼友,高振華,譚海彥,等。異氰酸酯樹脂膠粘劑刨花板制板工藝鉆研。木材工業,1999,13顧繼友,高振華,譚海彥,等。異氰酸酯稻草刨花板制造工藝鉆研。木材工業,2000,14(3):張顯權,陸仁書,王緣棣主要工藝參數對酚醛膠楊木刨花板尺寸穩定性的影響。東北林業大學學報,2001,29楊文斌,沈潔梅高分子物理原理在木材工業中的應用。福建林學院學報,1999,19(責任編校:江英)

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