论文总字数：16280字

摘 要

以桉木粉和聚苯乙烯（PS）作为主要原材料，通过偶联剂、增塑剂、亚临界流体等助剂，经由挤出机加工工艺制备的PS基木塑复合材料颗粒。本章论文认真研究了不同植物纤维及其添加配比，亚临界流体的种类和挤出机的主机转速对木塑复合材料的各项力学性能所起的作用，并且对其制品进行了对断裂面的红外分析和电镜扫面。根据结果可知：添加橡胶只能增加木塑复合材料产品的韧性；因桉木粉长径比较高表面粗糙度高易与塑料结合选用桉木粉作为植物纤维，考虑到经济因素选用其配比为6:4的木塑比，挤出机主机转速则设置为，这使得流体流动性变高，亚临界流体为正丙醇时，由于流体的加入使得植物纤维溶胀，塑料也能够紧密地包覆在植物纤维表面，考虑上述因素后选用所列工艺参数能够制出性能较为优异的木塑复合材料。

关键词：木塑复合材料 聚苯乙烯 亚临界流体 力学性能

Effect of Process Parameters on PS-based Wood-plastic Composites

Abstract

With Eucalyptus powder and polystyrene (PS) as the main raw material, the PS base wood plastic composite particles were prepared by the coupling agent, plasticizer, subcritical fluid and other additives.In this chapter, the effects of different plant fiber and its addition ratio, the types of subcritical fluid and the engine speed of the extruder on the mechanical properties of wood plastic composites are studied, and the infrared analysis and scanning electron microscopy of the fracture surface of the products are also carried out.According to the results, adding rubber can only increase the toughness of wood plastic composites. In the end, eucalyptus wood powder is selected as plant fiber because of high surface roughness of Eucalyptus powder with high surface roughness and high easy to combine with plastic. Considering the economic factors, the ratio of wood to plastic ratio is 6:4.The main engine speed of the extruder is set to 125r/min, which makes the fluid flow higher. When the subcritical fluid is normal propyl alcohol, the plant fiber can be expanded and the plastic can be tightly coated on the surface of the plant fiber because of the addition of the fluid. The properties of the composite made by the above scheme are the most superior.

Key Words:Wood plastic composite ;polystyrene;Subcritical fluid; Mechanical property

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1木塑复合材料定义 1

1.2聚苯乙烯简介 1

1.2.1 聚苯乙烯微观结构 1

1.2.2 聚苯乙烯特性 1

1.2.4 聚苯乙烯的应用及发展 1

1.3WPC界面相容性的改善 2

1.4制备工艺 3

1.4.1单螺杆挤出 3

1.4.2双螺杆挤压 3

1.4.3 注射制模 4

1.4.4压缩成型与热成型 4

1.5植物纤维预处理 4

1.5.1蒸汽爆破预处理 4

1.5.2酸预处理 4

1.6木塑复合材料的应用 5

1.6.1国外WPC应用现状 5

1.6.2国内WPC的应用现状 6

第二章 实验部分 8

2.1 实验仪器和设备 8

2.2 实验流程 9

2.3实验流程图 10

第三章 结果与讨论 11

3.1转速对WPC力学性能的影响 11

3.2 木塑比对WPC力学性能的影响 12

3.3流体对WPC力学性能的影响 14

3.4纤维类型WPC力学性能的影响 15

3.5红外分析 16

3.6电镜分析 17

第四章 结论与展望 18

4.1结论 18

4.2 WPC成果展示 18

4.2.1共挤出木塑产品 18

4.2.2压花木塑产品 19

4.3展望 21

参考文献 22

致 谢 24

第一章 绪 论

1.1木塑复合材料定义

木塑复合类材料（WPC）是一种新型的复合材料，它同时拥有塑料的便于通过加工来成型的性能、耐化学试剂腐蚀的性能以及木材的易于通过再次加工以成型、能在自然条件下降解等优质特性。因此也使得加入木粉的复合材料的生产成本得以下降。此方面的研究有利于攻克如今能源逐渐缺乏的问题实现资源利用的最大化和拯救日益被破坏的环境。随着社会人们对于此类物尽其用的新型材料的关注度的增长，现如今木塑材料已经大范围的在我们日常生活中使用，与我们平日的生活密切相关，有相当可观的一部分客源也在关注着塑木行业的发展，因此对木塑复合材料的研究也有着可观的经济前景。

1.2聚苯乙烯简介

1.2.1 聚苯乙烯微观结构

聚苯乙烯的结构单元为，侧基是苯环，的苯基在空间的排列无规则，正因为如此也具有较高的透明性。苯基的存在导致主链的活化，很明显得会使得产品容易被氧化，使用寿命降低。苯基却使得产品耐辐射性能较高。

1.2.2 聚苯乙烯特性

聚苯乙烯是热塑性塑料，是通用塑料，在人们日常生活中经常被使用，其外观无色透明。其大于℃。PS电绝缘性良好，是优良的绝缘材料。PS易燃，已经点燃离火仍旧能够燃烧，其火焰颜色呈现出橙黄色，伴有黑色浓烟碳束能够闻到其特殊气味。

1.2.4 聚苯乙烯的应用及发展

聚苯乙烯因为具有较高的透明性在光化学界广泛运用，其他领域包括电子电器、日常用品、建筑业等都涉及到聚苯乙烯的应用。

1.3WPC界面相容性的改善

目前国内外对WPC产品的关注点在于如何提高界面相容性。为了降低产品成本，就一定得让木粉的含量增高。但是实现这一目标，并不简单。木质纤维表面含有众多的亲水性基团，但塑料的表面多得是疏水性基团，两者极难相容。此外氢键也极易于羟基间产生，不利于木粉在塑料基体中的分散。现今已经能够通过物化方法来解决这一难题。物理方法涵盖了集中预处理方法，具体有蒸汽爆破，酸碱预处理。化学方法则有偶联剂、接枝法^【10】。

通过物理方法可以对木材进行改性，使得其表面极性得以降低以致木粉与塑料之间的相容性得以提高。经过此种方法改良后的WPC制品的力学性能更为优越。碱溶液预处理后的木粉得以除去其中所含有的木质素^【11】。而木质素过多木粉的分散性就差。接枝改性则是通过木质纤维的表面基团的降低使得材料间界面相容性得以提高，主要参照的理论是相似相溶原则。而偶联剂法则是现在应用最为有效广泛的方法。因为它的偶联剂添加含量较多但偶联剂价格并不昂贵，高效廉价的方法总是会被优先考虑的。接枝改性则是可以显然地提高材料的力学性能。并且此种方法不但能够改善WPC的界面相容性还能使得共混物的界面结构得以改善。

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