研究报告(PVC木塑仿木装饰材料的研究)

1、pvc塑仿木装饰材料的研究研究报告李碧朱刘浩李冬迪1 .前言 12 .研究目标及基本思路 12. 1研究目标 13. 2基本思路 23 .创新点 44 .技术关键和技术指标 44. 1关键技术问题 44. 2技术指标 55.作品的科学性和先进性 66、作品的设计和实验 76. 1、配方： 76. 2、木粉（稻壳粉、果壳粉）的制备： 86. 3、复合材料试样的制备： 86.4、木塑复合材料冲击断口形态结构的sem分析 97.应用范围和应用前景预测 11pvc塑仿木装饰材料的研究摘要：以废弃的边角、锯末、农业植物、pvc为原料。经过对木粉的改型、填充pvc、塑化等工艺制备pvc木塑。该方法为废弃的

2、 塑料找到了新的利用价值。不仅降低了成本，并且保护了环境，是 无毒无害的环保型材料。关键词：回收环保阻燃1 .前言自21世纪以来，世界各地对环境保护和人类健康都极为重 视。我国每年废弃塑料高达七千万吨，大多作填埋处理，无独有 偶，我国每年有超过七亿吨的秸秆需要处理，处理的主要方式飞焚 烧，那就意味着每年至少有 3.5亿吨的二氧化碳排放，这不仅严重 降低秸秆的附加值，其对环境造成严重危害。2 .研究目标及基本思路2.1 研究目标木塑复合材料由于具有木材和塑料成本和性能的优点，而有望 成为新一代木质基础材料的理想替代品，来缓解木材贫乏问题。将 废弃木材边角料与回收的塑料共混，等到一种吸水率低、阻燃

3、效果 好的新型材料。近年来，随着经济的发展和人民生活水平的提高， 对木材和人造板等木质材料的需求逐年增加，而我国是一个木材资 i源不丰富的国家，储量小，产量满足不了市场的需求。而木塑复合 材料由于具有木材和塑料成本和性能的优点，而有望成为新一代木 质基础材料的理想替代品，来缓解木材贫乏问题。由于pvc是目前世界上最重要的通用塑料之一，pvc每年巨大的消耗量相应的产生了大量的废旧塑料。而我国对废旧塑料的回收 率仅为18%左右，大量的废旧塑料被丢弃为垃圾，这既是一种浪费 又污染环境。另一方面，废弃的木材边角料，锯末，农业植物纤维 如稻糠，秸杆等大量的被放火烧掉，不仅浪费了资源也给环境带来 了大量的

4、污染，我们把它们回收，作为复合材料的填料，提高了其 附加值，而且pvc木塑复合材料仍可以回收再利用，也就是说可循 环利用。2.2 基本思路1、木粉预处理：磨粉、干燥、改性。偶联剂法的主要原理是：硅烷偶联剂是一类具有特殊结构的低分子有机硅化合物，具通 式为rsix3.式中r代表与聚合物分子有亲和力或反应能力的活性官 能团；x代表能够水解的烷氧基。在进行偶联时，首先x基水解形成硅醇，然后与无机粉体颗粒 表面上的羟基反应，形成氢键并缩合成-sio-m共价键（m表示无机 粉体颗粒表面）。同时，硅烷各分子的硅醇又相互缔合齐聚形成网 状结构的膜，覆盖在粉体颗粒表面，使无机粉体表面有机化。具化 学反应的简要

5、过程如下：水解：11h2ccch3h2c =c ich3与纤维素反应：oiih2ch2co-h3och3oho(ch2)3siohohohc一co(ch2)3-sioh +ch3oh+3h2oho 纤维素3ch 3oh-h2ooiiohc一c -o(ch2)3 -sio纤维素ch3oh与树脂部分反应：ooh一 八 u -hclh2ccco(ch2)3si oh+ ho pvc 树脂 tch3ohhpvc树脂cc hoiiohcc o(ch2)3 siohh2cch3oiich3ohcc o(ch2)3siohohclpvc树脂-hcl ch3ohhpvc 树脂c c hch30ohcc o(c

6、h 2)3 si ohch3ohohocch2 pvc分子链hoccch ho偶联：. hpvc 树脂cc chch 3pvc分子链+h2oh2c 一 choho(ch2)3 sio纤维素ohch3ch32、改性后的木粉与pvc经过混合、冷却、挤出得到成品。3、拉伸性能：拉伸速度5mm /min ,参照gb1040 1992 ;弯曲性能：实验跨度：100mm ,实验速度5mm /min , 参照 gb/9341 2000;冲击性能：无缺口冲击 参照gb/1043 93。3 .创新点1、开发合理利用废弃塑料的新途径，减少对环境的危害。2、增加废弃秸秆、稻 糠等的附加值。3、制备回收率高、绿色环保

7、的新材料。4 .技术关键和技术指标4.1 关键技术问题1、木粉的改性2、阻燃剂的控制4.2 技术指标制得pvc木塑来测量木粉种类含量及粒径对木塑复合材料力学 性能的影响。60 fa pm /度 强 伸 拉5040 .30201010203040 5060708090-60目木粉木质填料含量/wt%a率长伸裂断(a)木质填料含量对复合材料拉伸强度影响(b)木质填料含量对复合材料断裂伸长率影响110r100.90,t- 60目木粉 r- 60目稻壳用-60目果壳器p m / 度 强 曲80-70,60.50.40*1 i * i *010203040 5060 70809060.50.j k /度

8、 强 击 冲40.30 r20.ifti n*木质填料含jwt%701t-60目木粉一：一60目稻壳3-60目果壳310-010 203040 506070 8090木质填料含jwt%（c）木质填料含量对复合材料弯曲强度影响（d）木质填料含量对复合材料冲击强度影响图4-1由图（a）、（b）、（c）、（d）可得出，随着木粉、稻壳粉和果壳粉含量 的增加，复合材料的力学性能曾显著下降趋势，稻壳粉体系的拉伸 强度和断裂伸长率高于木粉和果壳粉体系，添加量为45份时，稻壳粉体系的拉伸强度为31.21mpa ,木粉和果壳粉体系分别为30.07mpa 和 31.21mpa 和 26.9mpa 和 31.21m

9、pa。果壳粉体系的 冲击强度稍高些，而弯曲强度较低，稻壳粉的综合性能最好。木质填料在填充塑料中填料作为分散相，实际上是被分割在基 体树脂构成的连续相中。在外力作用下基体树脂从填料颗粒表面被 拉开，因承受外力的总面积减小，所以填充塑料的拉伸强度较未填 充体系有所下降。这是由于稻壳粉、木粉和果壳粉均为纤维素类填 料，主要由纤维素和少量的木质素及其它化合物组成，但纤维素的 含量不同。理论上纤维长度越长，拉伸强度越大。界面剪切强度越 大31,拉伸强度也越大。而界面剪切强度与相容性有关，相容性越 好，界面剪切强度越大。因此相容性和纤维长度是复合材料机械性 能的决定因素。在相同的填充量情况下，复合材料的拉

10、伸强度稻壳 粉的要稍高于木粉和果壳粉。稻壳粉颗粒有较大的长径比，对 pvc 起到一定的增强作用；而果壳粉则长径比小些，对 pvc的增强作 用相对差些。在相同填充量的情况下，填充体系的冲击强度稻壳粉的低于果 壳粉的，这与稻壳粉中高纤维素含量有关。这是因为低长径比的填 料通常不会提高聚合物的拉伸强度，但会提高韧性，而具有较高长 径比的填料会使聚合物变脆，冲击强度降低。稻壳粉中纤维素含量 高，因而冲击强度下降的较大。5 .作品的科学性和先进性科学性：本次课题中的原料是从污染环境的废弃物中提取出来 的。不仅保护了环境还降低了成本。先进性：pvc木塑具有许多普通木质没有的特点，例如：吸水 率低、无形变、

11、阻燃效果好。6、作品的设计和实验6.1、 配方：pvc:100 份；改性木粉：40-60份；轻钙： 20-40份；复合稳定剂：4-5份；硬脂酸：2-2.5份；石蜡：1-2份；dop:1-5 份；染料：适量；ac发泡剂：2-3份；发泡调节剂：10-15份主要的仪器及设备仪器名称型号厂家粉碎机fe220北京中兴伟业仪器有限公司高速混合机gh-10北京塑料机械厂开放式炼塑机sk-160b上海轻工业机械股份有限公司上海橡 胶机械厂平板硫化机xlb中国青岛亚东橡胶有限公司青岛第三 橡胶机械厂冲片机cp-25上海化工机械厂250毫米台式砂轮机s3st-250上海砂轮机厂电热恒温鼓风干燥箱dhg-9070a

12、上海精宏实验设备有限公司冲击实验机xju-22承德实验机有限责任公司微机控制电子方能实验机rgl-30a深圳市瑞格尔仪器有限公司毛细管流变仪xly- n吉林大学科教仪器厂偏光显微镜扫描电镜（semjsm-6360lv日本表6-16.2、 木粉（稻壳粉、果壳粉）的制备：准备好木屑（稻壳、果壳）以备用。将准备好的木屑（稻壳、果壳）在120 c下用烘箱烘制6小时，烘去其中的水 分利以于粉碎和筛选。将烘干的木屑（稻壳、果壳）用高速万能粉碎机粉碎。将筛选好的木粉（稻壳粉、果壳粉）密封装袋留以备用。6.3、 合材料试样的制备：1、将自制的木粉（稻壳粉、果壳粉）在120 c烘箱内干燥6h, poe-g-ma

13、h 和 eva-g-mah 70 c 干燥 5h 将 pvc 和 dop 复 合稳定剂、硬脂酸、石蜡、在高速混合机里混合均匀，备用。2、将混合好的pvc和木粉（稻壳粉、果壳粉）混合，在塑 炼机上塑化，混炼 8min,出片后于平板硫化机上模压成型，然后 在另一台平板硫化机上、在同等压力下冷压，取出模压片材，在橡 塑冲片机上裁制性能测试标准试样。3、同样，将混合好的 pvc（100份）和硅烷改性稻壳粉（45份） 混合，在炼塑机上塑化2min,加入偶联剂改性的 caco3,混炼6min,模压制备试样。同样，将混合好的pvc和稻壳粉在炼塑机上塑化2min,加入相容剂混炼8min,模压制备试样。同样，将

14、混 合好的pvc和改性的稻壳粉在炼塑机上塑化8min ,模压制备试样。原料、配比：本次课题通过研究热稳定剂对 pvc木塑的"极限氧指数"（阻燃性能），抑烟性的作用，寻找环保高效阻燃体系，提高pvc木塑的阻燃和抑烟性能；通过对低发泡型的 pvc 木塑工艺研究和结构设计，改善 pvc木塑复合材料阻燃效 果差的缺点。本次课题研究不仅能降低材料的火灾危险，同时保持外 观与实木的极度相似性。能够提供一种阻燃性能好，同时又 具有经济、环保、力学性能好的做然木塑装饰材料无添加阻燃剂实验原料及配比份00di份份份份份份份份60225355315pvc改性后的木粉 石蜡硬脂酸dop?|3苯二

15、甲酸二辛酯 碳酸钙复合稳定剂 ac发泡剂发泡调节剂表6-2添加阻燃剂实验原料及配比pvc100改性后的木粉60份石蜡2份硬脂酸2份dop'b苯二甲酸二辛酯5份碳酸钙35份复合稳定剂5份ac发泡剂3份发泡调节剂15份阻燃剂30份表6-3氢氧化铝（ath）和硼酸锌（zb）配比分别为:3:1 4:1 5:1 6:1 7:1经实验测得正常的木塑产品为 23个极限氧浓度；而我们的 配比得到的pvc木塑在5: 1时得到的极限氧浓度为32.% 有效的改进了 pvc木塑阻燃性差的缺点6.4、木塑复合材料冲击断口形态结构的se汕析14未处理的(b) poe-g-mah (5phr)(c)eva-g-ma

16、h( 2.5phr)(d) nano - caco 3(7.5phr)(e)硅烷偶联剂(1.5%)由(a)(b)(c)(d)(e)分别为 2000 倍下未改性、5 份 poe-g-mah、 2.5份eva-g-mah、7.5份纳米caco 3和1.5%的硅烷偶联剂扫描 电镜照片，可以看出加入7.5份纳米caco3体系的相容性和分散 性最好。由图(a)可以看出稻壳粉未经表面处理时断面较平滑43,纤 维与树脂间存在十分清晰的相界面，粘结强度较弱，在外力作用下 复合材料发生脆性断裂而破坏，因而复合材料力学性能较差；从图 (b)(c)可以看出，复合材料加入 poe-g-mah和eva-g-mah时，断 面变得粗糙,稻壳粉颗粒受外力作用被拉断而形成的孔洞变形严重， 呈现韧性断裂的特征。eva-g-mah体系基体与稻壳粉之间的界面 模糊，稻壳粉与pvc的结合性有了很大改善，较加入 poe-g- mah 更明显提高力学性能；从图(d)可以看出断面呈现片层状，改 性的纳米caco 3粒子均匀的分布在基体中，基体与稻壳粉和 caco3的相容性更好，界面变得模糊，在断裂时改性 caco 3粒子 可吸收更多的能量，从而显著提高材料的冲击强度；从图 (e)可以看 出断面曾片层状结构，稻壳粉的分散性变好，说明硅烷改性后的稻壳粉与pvc基体间的界面结合作用增强，复合材料抵抗外力作