不同模压成型条件下聚丙烯木塑复合材料性能

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第28卷2012年第15期8月农业工程学报

TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringVol.28No.15Aug.2012

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·农业生物环境与能源工程·

不同模压成型条件下聚丙烯木塑复合材料性能

何春霞，侯人鸾，薛娇，朱栋君

（南京农业大学工学院/江苏省智能化农业装备重点实验室，南京210031）

摘要：为利用农林废弃物和环境保护，以稻秸秆粉、稻壳粉、木粉、竹粉及稻秸秆与木粉的混合粉为填充材料，以PP膜为基体材料，采用层铺模压和混炼模压2种成型方法制备不同填料PP木塑复合材料，对木塑复合材料力学性能和吸湿吸水性能进行测试和分析，用体视显微镜对复合材料拉伸断面进行观察。结果表明，混炼模压成型木塑复合材料力学性能和抗吸湿吸水性能均优于层铺模压木塑复合材料，且混炼模压PP木塑复合材料填充材料与基体之间混合均匀，两相界面之间结合良好，层铺模压PP木塑复合材料有植物纤维粉和PP基体堆积现象。稻秸秆粉制备的PP木塑复合材料综合力学性能较好，竹粉PP木塑复合材料力学性能较差，模压前混炼对PP木塑复合材料吸湿、吸水性有较大的改善作用。该研究可为利用废旧塑料膜作基体制备木塑复合材料的研究与生产提供参考。关键词：农林废弃物，复合材料，模压成型，力学性能，PP膜doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2012.15.023中图分类号：S511.099文献标志码：A文章编号：1002-6819(2012)-15-0145-06何春霞，侯人鸾，薛娇，等.不同模压成型条件下聚丙烯木塑复合材料性能[J].农业工程学报，2012，28(15)：145－150.

HeChunxia,HouRenluan,XueJiao,etal.PerformancesofPPwood-plasticcompositeswithdifferentprocessingmethods[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE),2012,28(15):145－150.(inChinesewithEnglishabstract)

0引

言?

中国是农业大国，植物纤维资源丰富，价格低廉，天然植物纤维作为增强材料潜在优势已引起人们的广泛注意，稻秸秆粉、稻壳粉、木粉、竹粉等农林副产品的利用对环境保护有重要意义[1]。在如今倡导低碳经济情况下，木塑复合材料的研究越来越受到重视[1-15]。木塑复合材料是采用木质纤维（废木粉、刨花、锯木、稻壳，粉碎稻杆、花生壳、椰子壳、甘蔗、亚麻、泽麻、黄麻、大麻等）和热塑性塑料（PP、PE、PVC等，包含回收塑料），能代替木材使用。木塑复合材料的研制和开发有助于减少塑料的“白色污染”，也有助于减轻农林废弃物对环境带来的影响，并充分利用自然资源。相关研究表明：PP木塑复合材料有较好的综合力学性能[2]；稻壳粉可提高高密度聚乙烯的力学性能[3]，木粉能提高聚丙烯

[4]

（PP）的耐热和力学性能，提高线性低密度聚乙烯的冲击韧性，提高聚苯乙烯弯曲强度和弹性模量[5]，竹粉质量分数为30～40%?时，其增强PP复合材料有较好的综合力

[6]

学性能。麦秸秆填充的HDPE复合材料具有比玉米秸秆和木粉填充的HDPE更好的机械性能[7]，稻秸秆和废旧轮胎制备复合材料的防水性、吸水率、吸水厚度膨胀率弯曲性能均优于木质刨花板[8]。麦壳、黑麦克、软木含量分别为45%、43%、42%时，PP木塑复合材料中基体和增

收稿日期：2011-12-11

修订日期：2012-06-19

强体相之间有较好均匀性，麦壳填充复合材料冲击强度比软木复合材料高[9]。文献[16-17]研究表明：偶联剂对木塑复合材料的界面结合有积极作用。王正等[18]采用回收聚苯乙烯和木材纤维制备复合材料研究结果表明，木塑质量比为50∶50时复合材料性能较好。

塑料膜广泛用于农业、包装、家庭日用品等方面，塑料膜大量使用造成了严重的“白色污染”。因此，废塑料膜利用对环境保护和资源再生循环利用具有重要的现实意义[19-22]。目前木塑复合材料多利用木粉、稻壳粉等能和热塑性塑料原材料作基体制备，而利用废旧塑料膜作基体制备木塑复合材料的相关研究较少，塑料膜回收及有效利用是世界各国面临的重大难题。本研究从保护环境和自然资源利用出发，以稻秸秆粉、稻壳粉、木粉、竹粉为填充材料，以废弃PP膜为基体材料，采用层铺模压及混炼模压2种成型方法制备PP木塑复合材料，分析其力学性能及吸湿吸水性能，并对其微观结构进行观察，探讨稻秸秆粉、稻壳粉、木粉、竹粉等与PP膜成型木塑复合材料的较好成型方法，以及稻秸秆粉、稻壳粉、木粉、竹粉对PP填充效果和界面结合情况。

1

1.1

材料与方法

基金项目：中央高校基本科研业务费专项基金项目（KYZ200921）作者简介：何春霞（1960－），女，教授，博士生导师，目前主要从事纳米复合材料方面的研究。南京

南京农业大学工学院/江苏省智能化农业装备

重点实验室，210031。Email:chunxiahe@

主要原料

稻秸秆粉、稻壳粉、木粉、竹粉及混合粉（稻秸秆粉、稻壳粉、木粉、竹粉质量分数均为25%）均为自制，粒径均为60目；PP薄膜，苏州洁利来电器有限公司；硅烷偶联剂KH570，南京三派精细化工有限公司。1.2PP木塑复合材料制备

将回收PP膜用水冲洗干净后自然晾干，裁剪成100

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