核-壳结构木塑复合材料的抗静电及热力学性能研究

发布时间：2019-11-22 02:57

【摘要】：为了减弱核-壳结构木塑复合材料(WPC)壳层因高密度聚乙烯(HDPE)的非极性结构而产生的静电效应,降低其表面电阻率,在WPC壳层添加炭黑(CB),运用超高电阻测量仪、万能力学试验机、扫描电子显微镜以及差式扫描量热仪对样品进行检测分析,研究其电学性能、力学性能、微观结构和热力学性质。结果表明,改性处理前,核-壳结构木塑复合材料的表面电阻率约为10~(14)Ω,使用炭黑改性可以有效降低表面电阻率。壳层添加20%的炭黑后,表面电阻率降为10~6Ω。弯曲强度和弯曲模量分别增加21.56%和10.77%,冲击强度也增加26.11%。扫描电子显微镜图表明炭黑的加入会使得HDPE形成一定的片状结构,有助于电子的移动。炭黑的加入可作为HDPE成核剂,降低其熔融状态起始温度和熔融温度,并降低其结晶度。
【图文】：

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?在(103±2)℃干燥6h，然后放入密闭容器储存。再将木粉和HDPE(二者质量比为6∶4)以及MAPE、滑石粉、聚乙烯蜡等助剂，经高速混合机混合，进行造粒、干燥，制成核层。③壳层/核层共挤出将壳层炭黑/HDPE母料颗粒置于单螺杆挤出机，主机转速为8r/min，机筒温度设置为100、185、190、200、210℃;将木塑颗粒置于锥形双螺杆挤出机，主机转速为4.5r/min，机筒温度设置为170、165、165、175、175、180℃，壳层与核层母料的质量比约为1∶15，通过共挤机头连接，制备炭黑/HDPE核－壳结构木塑复合材料，其结构示意图见图1。图1CB/HDPE核－壳结构木塑复合材料样品示意图Fig1SchematicofCB/HDPEshell-corestructureWPC1.4测试与表征表面电阻率(Ｒs)测试:根据GB/T1410—2006，应用数字超高电阻、微电流测量仪测试，试样尺寸100mm×100mm×8mm，样品数为3个。力学性能测试:采用电子万能试验机，根据GB/·105·

表面电阻率,木塑复合材料,炭黑,壳层

塑料工业2016年T29418—2012测试弯曲性能，试件尺寸为210mm×20mm×8mm，支点跨距为200mm，加压速度设置为2mm/min。冲击强度使用冲击试验机，按照GB/T14153—2002测试，试件尺寸为100mm×10mm×8mm，样品数均为6个。界面形貌结构测试:用环境扫描电子显微镜对材料冲断面进行观察，，对其进行喷金处理，扫描电镜加载电压为15kV。热性能测试:采用TG-DSC，在N2气氛下(N2流速20mL/min)，升温速率为20℃/min，温度范围为室温至200℃。2结果与讨论2.1导电性能分析图2炭黑添加量对木塑复合材料壳层表面电阻率的影响Fig2Effectsofcarbonblackdosagesonthesurfaceresistivityofshelllayerofshell-corestructureWPC从图2中可以看出，炭黑的添加有利于降低CB/HDPE核－壳结构木塑复合材料的表面电阻率。当表面没有添加炭黑时，核－壳结构木塑复合材料的表面电阻率为1014Ω，表面电阻率较大。在添加炭黑之后，其表面电阻率有一定程度的下降。当添加10%左右的炭黑之后，其表面电阻率达到1012Ω，表面电阻率下降2个数量级。当炭黑质量分数达到20%时，复合材料的表面电阻率出现了“断崖式”下降，表面电阻率达到106Ω，较未添加炭黑的复合材料表面电阻率大大下降了约8个数量级。由此可表明在添加量约为20%时，材料出现渗流现象，由绝缘体转变为半导体。按照GB50174—2008的要求，经CB改性的核－壳结构木塑复合材料完全符合电子信息系统机房的主机房及辅助区的地板的静电防护要求。经过共挤出技术所制备的核－壳结构木塑复合材料的壳层/核层的厚度比为1/14，其炭黑用量较整体木塑复合材料添加剂用量要小的多，可以达到减少添加剂用量而实现功能化的要求。2.2力学性能分析表1为添加炭黑的CB/HDPE核－壳结构木塑复?

【参考文献】