热水处理对HDPE／稻壳塑木复合材料尺寸及耐磨性能的影响 4页

塑料工业第40卷第3期·104-CHINAPLASTICSINDUSTRY2012年3月热水处理对HDPE／稻壳塑木复合材料尺寸及耐磨性能的影响爿：’邓巧云，李大纲，吴正元，丁建生(1．南京林业大学木材工业学院，江苏南京210037；2．南京聚锋新材料有限公司，江苏南京210042)摘要：对高密度聚乙烯(HDPE)／稻壳粉塑木复合材料进行了两种温度的热水处理，分别浸泡3、6、9、12、15h，测试其尺寸稳定性及表面耐磨性能。结果表明：热水浸泡后，塑木复合材料的尺寸三个方向均会因吸水膨胀，但是膨胀率和膨胀尺寸都较小，其表面磨损质量和磨损深度也没有产生明显增加，热水处理的温度及时问对塑木复合材料的尺寸及表面耐磨性能没有明显影响。同时，证明了刚玉粒度180目的3号砂布更加适合对塑木复合材料的耐磨性能进行评价。关键词：热水处理；塑木复合材料；尺寸变化；表面耐磨性能中图分类号：TQ325．12文献标识码：B文章编号：1005—5770(2012)03—0104—04EffectofHotWaterontheDimensionsandAbrasionResistanceofHDPE／RiceHullWPCDENGQiao’yun，uDa。gang，WuZheng。yuan，DINGJian。sheng(1．CollegeofWoodIndustryNamingForestryUniversity，Nanjing210037，China；2．NanjingJufengNewMaterialsCo．Ltd．，Naming210042，China)Abstract：ThedimensionalstabilityandsurfaceabrasionresistanceperformanceweretestedforHDPE／ricehullcomposite，whichimmersedintohotwaterwithtwotemperaturesrespectivelyfor3hours，6hours，9hours。12hoursand15hours．Theresultsshowedthat：aftertreatmentwithhotwater。thedimensionoftheWPCwasexpandingatthreedirectionsbecauseofabsorbingwater，butswellingrateandexpansionsizewereverysmal1．Themasslossandweardepthwerenotincreasedsignificantly：theimmersingtemperatureandtimeofthehotwaterhadnosignificanteffecttothedimensionsandabrasionresistanceofthematerials．ItalsoprovedthattheNO．3emeryclothwhichhad180meshescorundumparticleswasabetterchoicetoevalu—atetheabrasionresistancepropertiesofWPC．Keywords：HotWaterTreatment；WPC；DimensionChange；SurfaceAbrasionResistance塑木复合材料是一种新型的环保材料，由于其具响，为塑木复合材料更好地应用于厨房或卫生间等场有成本低廉、原料丰富、可再生、高强度等优良的性所提供试验数据和理论参考。能，在过去的二十多年里得到了大力发展，已经广泛1试验材料及方法应用于户外领域、建材领域及汽车领域等¨I4。使1．1试验材料及仪器用塑木复合材料主要考虑的问题应是耐久性、韧性和试验材料：HDPE／稻糠粉末塑木复合材料，生长期负载能力等J，因此国内外对木塑复合材料的产的混合比例为35：65(含助剂等)，挤出法生产，耐久性、老化性能、疲劳蠕变性能等研究较多。由南京聚峰新材料有限公司提供。试样型号及规格：本文主要对塑木复合材料的耐久性，特别是表面耐磨SMX110S18A，110mm×100mm×18mm。性进行研究，考虑其应用于不同场所环境时，受环境试验砂布：细磨砂布——刚玉粒度为180目的3影响耐磨性能是否会降低，主要研究了热水处理对号砂布；中磨砂布——刚玉粒度为60目的2号砂布；HDPE／稻壳塑木复合材料尺寸及表面耐磨性能的影特粗磨砂布——刚玉粒度为24目的4号砂布。江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)；国家自然科学基金(项目批准号：30871968)；江苏省2011年度普通高校研究生科研创新计划项目(CXZZ11—0525)作者简介：邓巧云，女，1983年生，在读博士，讲师，主要研究方向：塑木复合材料，包装工程与材料。dengqiaoyun01@163．corn。\n第40卷第3期邓巧云，等：热水处理对HDPE／~壳塑木复合材料尺寸及耐磨性能的影响。105·本试验所用的仪器及设备如表1。水浴试验后，塑木复合材料各向膨胀规律仍然为厚度表1实验主要仪器及设备方向最大，长度方向要大于宽度方向，但两者相差很Tab1Experimentapparatusandequipment小。这主要是由于塑木复合材料厚度尺寸要远小于长度和宽度方向的尺寸，计算的基数较小，因此比率较大，但是随着时问的延长，厚度方向吸水的增长率要大于长度和宽度方向。将各水浴时间下的膨胀率进行平均，60℃时厚度方向为1．29％，宽度方向为0．32％，长度方向为0．27％；40℃时分别为0．63％、0．21％、0．14％。很明显，6OclC下各膨胀1．2试验方法率都要大于40℃的情况，因此高温对塑木复合材料由于塑木复合材料可能应用于室内浴室铺板和墙的尺寸膨胀率影响较大，温度升高，同一时间内材料板等，主要进行40℃和6O℃热水处理对其耐磨性影吸水会越多。从尺寸增加的数据来看，每个方向上膨响的研究。将相应的试验材料分别采用4O℃和60℃胀的尺寸并不大，最大值都不超过4mm。热水浸泡3、6、9、12、15h。分别测试试件试验前的各向尺寸和质量，将其从热水中取出时，擦干试件表面水分，在实验室大气条件下(温度为23℃，相对湿度为70％)记录其各向尺寸和质量，放置24h平衡后再次测定。然后对热水处理过的试件进行表面耐磨测试，耐磨试验方法及砂布的前期处理，磨损值透*遴邋辟餐蛰*的测定方法等同之前的研究一致io]。浸泡时间m2结果与讨论图l60℃热水浸泡后不同方向的吸水膨胀率2．1热水处理后塑木复合材料的尺寸及质量变化FiglSwellingrateofdifferentdirectionsofWPCafterimmersed表2热水浸泡后塑木复合材料的尺寸和质量变化in60℃waterTab2DimensionandmasschangeofWPCafterimmersioninhotwater热水温度试验时间尺寸增~l1]／mm质量增加／g／℃／h长度方向宽度方向厚度方向取出时24h后603O．31O．3O0．I10．93O．O760．270．310．121．480．3390．270．300．2l2．OO0．48l20．340．360．212．350．86l50．360．340．242．64O．994O30．190．170．05O．53O．O7浸泡时间m60．180．160．070．87O．2490．210．170．O81．15O．42图240℃热水浸泡后不同方向的吸水膨胀率120．290．2l0．1O1．460．67Fig2SwellingrateofdifferentdirectionsofWPCafterimmersed】50．33023012124070in40oCwater表2为完成试验后，计算得出的塑木复合材料经从表2和图3可得知：热水处理后，材料的质量过两种温度热水处理不同时间后的各向尺寸及质量变增加量刚取出时较大，24h平衡后的质量增加变得化。从表2、图1和图2可以看出：随着热水浸泡时很小，最大值也不会超过1g。材料的质量增加率在间的延长，两种试验条件下材料的长度、宽度、厚度刚取出时，60cc浸泡15h后达1．3％，40qC处理l5三个方向的尺寸都逐渐增加，60oC试验的增加量都h后达0．75％，但在实验室环境条件下平衡24h后要大于40℃时的增加量。6O℃热水浸泡后，塑木复质量增加率又减少很多，比原来的一半还要少，例如合材料各向膨胀率规律为厚度>宽度>长度，厚度方60qC热水15h浸泡后放置24h后的质量增加率下降向膨胀率大，而且随着水浴时间的增长呈线性上升趋为0．49％，40clC则下降为0．35％。可见，在连续l5势，宽度和长度方向上的膨胀率相差并不大。40℃h，60℃和40℃的热水处理条件下对塑木复合材料\n\n第4O卷第3期邓巧云，等：热水处理对HDPE／稻壳塑木复合材料尺寸及耐磨性能的影响。107·具有较好的表面耐磨性，可用于厨卫等环境。[3]STARKNM，MATUANALM，CLEMONSCM．Effectofprocessingmethodonsurfaceandweatheringcharacteristics3结论ofwood。our／HDPEcomposites[J]．ApplPolymSci，1)HDPE／稻壳塑木复合材料在分别经过40℃2004，93：1021—1030．和60℃热水浸泡3、6、9、12、15h后，三个方向[4]DEFOIRDTN，GARDINS．MoisturedynamicsofWPCand的尺寸都随浸泡时间有所增加，各向吸水膨胀率总体theimpactonfungaltesting[J]．InterBiodeteriorBiode—规律为：厚度>宽度>长度，主要是由于厚度尺寸较grad，2010，64：65—72．小，计算得出的比率较大，60℃试验的增加量都要[5]BENGTSSONM，STARKNM，OKSMANK．Durability大于40℃时的增加量。但从尺寸增加的数据来看，andmechanicalpropertiesofsilanecross—linkedwoodthermo-每个方向上膨胀的尺寸并不大，最大值都不超过4plasticcomposites[J]．ComposSciTechnol，2007，67：ITIITI。热水处理后，材料的质量增加量刚取出时较大，2728—2738．24h平衡后的质量增加变得很小，最大值也不会超[6]STARKNM，MATUANALM．Characterizationofweath—eredwoodeplasticcompositesurfacesusingFTIRspectrosco—过1g。热水处理对其尺寸稳定性和吸水质量无明显PY，contactangle，andXPS[J]．PolymDegradStab，影响，此材料的物理性能较为稳定。2007，92：1883—1890．2)不同温度热水处理不同时间后，材料的表面[7]ADHIKARYKB，PANGS，STAIGERMP．Dimensional耐磨试验来看，从材料表面磨损质量和磨损深度的变stabilityandmechanicalbehaviourofwood。plasticcomposites化可以看出：热水的温度及浸泡时间的长短对材料的basedonrecycledandvirginhigh—densitypolyethylene耐磨性能无明显影响，与浸泡之前的磨损情况相比，(HDPE)[J]．Composites：PartB，2008，39：807材料的质量损失和磨损深度没有明显增大趋势。由于—815．砂布砂粒适中，测试数据稳定，刚玉粒度180目的3[8]周吓星，李大纲．高密度聚乙烯／稻壳复合材料老化性能号砂布更加适合对塑木复合材料的耐磨性能进行的研究[J]．建筑材料学报，2011，14(3)：350评价。—355．参考文献[9]蒋永涛，李大纲．温度对稻壳／HDPE复合材料弯曲蠕变[1]ASHORIA．Wood。plasticcompositesaspromisinggreen。性能的影响[J]．建筑材料学报，2008，11(6)：695compositesforautomotiveindustries[J]．BioresourTechn——698．ol，2008，99：4661—4667．[10]邓巧云，李大纲，吴正元，等．不同砂布对PE／稻壳塑[2]BENGTSSONM，OKSMANK．Silanecrosslinkedwood木复合材料耐磨性能的影响[J]．塑料工业，2010，38plasticcomposites：processingandproperties[J]．Compos(5)：32—35．SciTechnol，2006，66：2177—2186．(本文于2011—11—07收到)全球工程塑料市场将继续高速增长尽管欧洲债务危机愈演愈烈，全球经济二次探底的可能性令全球经济寒气逼人，但包括聚碳酸酯(PC)在内的工程塑料在消费电子产品和汽车领域的需求势头依然良好，随着太阳能和电动汽车等新兴应用领域不断扩大，未来工程塑料市场将继续高速增长。IHSCMAI指出，原材料成本下降、市场供应充裕以及季节性需求低迷等因素已导致聚碳酸酯(PC)价格开始下跌。但沙伯基础创新塑料公司总裁查理·克雷最近表示：“总体而言，当前全球工程塑料市场需求表现良好。在主要的下游耐用品工业市场，消费电子产品工业的需求保持稳定，汽车工业的需求也较为强劲，不过来自于建筑工业的需求仍然疲软。”克雷表示：“全球汽车工业持续推进的轻量化战略给公司的工程塑料业务提供了持续稳定的增长动力。工程塑料对于汽车轻量化起到了关键作用，越来越多的工程塑料正在用于汽车生产，以替代沉重的金属，未来还将替代玻璃。汽车工业的轻量化趋势已经扩大到了消费电子产品工业，移动电话、笔记本电脑和平板电脑正在变得Et益轻量化和微型化。消费电子产品工业的发展重点是便携性，这给工程塑料提供了新的市场发展机遇。”克雷指出，全球工程塑料市场的需求增速与GDP增速保持一致，来自医疗和航空航天工业的需求有望快速增长。对于美国制造商和工程塑料供应商而言，太阳能和电动汽车产业等新兴市场为其提供了一个增长机遇。从总体来看，Pc需求将以年均5％6％的速度增长。