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摘 要

本文通过将马来酸酐接枝ABS(MABS)与ABS混合物在双螺杆中熔融挤出制备ABS木塑复合材料，其中木粉和ABS以4：6混合。研究了MABS含量对ABS复合材料力学性能和丙酮抽提物红外光谱的影响，并对试样断面形貌进行了电镜分析，实验结果表明：

在ABS与木粉在最佳亚临界丙醇挤出共混条件下(L/D=32，挤出温度200℃，螺杆转速100rpm)，ABS木塑复合材料的力学性能在MABS相容剂含量为3%~5%的时候达到最佳，其拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度和无缺口冲击强度可分别达到47.59MPa，71.5MPa，1.66kJ/m²，7.7kJ/m²。

因此可以得出在以MABS为相容剂时，其含量在3%~5%的时候，ABS木塑复合材料的结构和力学性能是最好的。

关键词：木塑复合材料 ABS MABS 力学性能

Effect of coupling agent content on the structure and properties of wood plastic materials

Abstract

In this paper, the mixture of malefic anhydride grafted ABS (MABS) and ABS melt in twin screw extrusion preparation of ABS wood plastic composites, the wood powder and ABS mixed in the ratio of 4:6. Study of the influence of the content of MABS in infrared spectra of ABS based composite mechanical properties and acetone extracts, and electron microscope analysis of the sample section morphology. The experimental results show that:

In ABS and wood powder in the best subcritical alcohol extrusion blending conditions (L/D=32, the extrusion temperature of 200 ℃, the speed of the screw 100 rpm), ABS mechanical properties of wood plastic composites in MABS compatibility agent is 3% to 5% of the time to achieve the best, its tensile strength, bending strength, notched impact strength and non notched impact strength can reach 47.59MPa, 71.5MPa, 7.7kJ/m², 1.66kJ/m².

So it can be drawn in to MABS as compatibility agent, the content in 3% to 5% of the time, structure and mechanical properties of ABS, wood plastic composite material is the best.

Key Words: ABS; MABS; mechanical properties; wood plastic composite

目录

摘要 II

Abstract II

第一章 前言 1

1.1木塑复合材料的简介 1

1.2国内外木塑复合材料( WPC) 的研究现状^{[11]- [13]} 2

1.2.1国内木塑复合材料的研究现状 2

1.2.2国外木塑复合材料( WPC) 的研究现状 2

1.3相容剂的应用 3

1.3.1相容剂的影响 3

1.3.2基体的影响 4

1.3.3填充物影响 4

1.3.4加工工艺条件的影响 5

1.4 木塑复合材料的加工工艺与配方设计 6

1.4.1 加工工艺 6

1.4.2 配方设计 7

1.5木塑复合材料界面改性 7

1.5.1塑料表面预处理 7

1.5.2木纤维表面预处理 7

1.6木塑复合材料的发展趋势 9

1.6.1研究领域 9

1.6.2应用领域 9

1.7本课题研究意义及内容 10

第二章 实验部分 11

2.1实验材料及仪器 11

2.2实验步骤 11

2.2.1 制样步骤 11

2.2.2 测试步骤 12

第三章 结果讨论 14

3.1 MABS相容剂含量对ABS基木塑复合材料结构和性能的影响 14

3.1.1相容剂含量对ABS基木塑复合材料拉伸强度的影响 14

3.1.2相容剂含量对ABS基木塑复合材料弯曲强度的影响 14

3.1.3相容剂含量对ABS基木塑复合材料无缺口冲击强度的影响 15

3.1.4相容剂含量对ABS基木塑复合材料缺口冲击强度的影响 15

3.1.5相容剂含量对ABS基木塑复合材料红外吸收光谱的影响 16

3.1.6相容剂含量对ABS基木塑复合材料断面形貌的影响 17

第四章 结论 18

参考文献 19

致谢 21

第一章 前言

目前世界各国塑料回收产业正广泛兴起，英国的废旧塑料回收率80%，美国废旧HDPE的回收率为30 %，49%^[1]，特别是进入21世纪后对废旧塑料的再生利用越来越引起日本的废旧塑料回收率为世界各国的关注。而我国的废旧塑料回收率较低，仅为15% 左右^[2]。随着我国国民经济持续高速发展，关于治理“白色污染”，提高废旧资源再生利用，保护环境的呼声日渐强烈，废旧塑料的回收利用日益引起广泛重视。因此，开拓废旧塑料应用领域、开发研究废旧塑料加工技术和设备也就显得更为迫切。

此外，由于目前全球森林资源日渐枯竭，各国环境保护的意识不断高涨，要求限伐、禁伐森林的法令不断颁布，对于木材的利用提出了更高的要求。一方面尽量减少木材的采伐量，推进寻找木材的替代品，另一方面要提高木材的利用率。在传统木材的使用中有25%~35% 属于“废料”，如何将这些边角料加以利用，提高木材工业利用效率倍受人们的关注。而且随着石油资源日益减少，塑料原料的价格不断上涨^[3]。因而将木质纤维与废旧热塑性塑料经过特殊处理，合成新的材料——木塑复合材料也就应运而生。

1.1木塑复合材料的简介

木塑复合材料是近年来国际上兴起的一种新型植物性复合材料，同时具备塑料和木材的优良特性^[4]。

木塑复合材料(WPC)是将塑料和废旧木材，包括锯末、木材枝杈、糠壳、稻壳、农作物秸杆、花生壳等以一定的比例，添加特制的粘合剂，经高温高压处理后制成结构型材，属于基础工业原料。从总体上看，这种新型木塑复合材料具有5 大特点：机械性能好，98%的原料为废旧材料，且价格便宜，可制成各种截面形状尺寸的制品，而且使用维修简单，可锯、可刨、可钉；产品可100%的回收再利用；产品不怕虫蛀、不长真菌、抗强酸强碱、不吸水分、不易变形等。同时它也是一种性能优良、经济环保的新材料，可以替代外运货物木质包装材料和铺垫材料，也可以用于门窗框、建筑模板、地板、汽车配件及交通护栏等的生产。^{[5]- [10]}

1.2国内外木塑复合材料( WPC) 的研究现状^{[11]- [13]}

1.2.1国内木塑复合材料的研究现状

我国对木塑复合材料技术也进行了多年的研究，并取得了一些阶段性的成果，但在如何保证拉伸、弯曲和冲击强度等物理机械性能与硬木相当的前提下， 尽量降低生产成本，提高生产效率，以满足大规模工业生产的需要，一直是摆在科研人员面前的课题。木粉的种类和木粉的填充量会很大程度的影响木塑复合材料的性能，为了得到最好的木粉填充比，北京工商大学的王澜、董洁、卜雅萍等通过模压成型方法对聚氯乙烯/木粉木塑发泡制品进行了研究，分析了木粉的不同填充量，不同处理方法，不同增塑剂用量以及工艺条件对复合材料性能的影响。实验中，工艺条件的控制是一个极为重要的因素，它直接影响制品的性能^[14]。木粉表面裸露的微细纤维增加和粒度减小，有助于提高木塑复合材料力学强度；加入少量木粉使木塑复合材料力学性能降低，但随着木粉添加量的增大，木塑复合材料的抗弯性能和拉伸强度上升，木塑复合材料的冲击强度随木粉含量增加而下降^[15]。该复合材料具有较高的硬度和纵向拉伸强度，较低的扯断伸长率且扯断永久变形，良好的耐油和耐老化性，剑麻短纤维的用量宜为30份，ENR/PVC共混比宜为70/30^[16]。

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