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        利用玻璃纖維增強(qiáng)熱固性樹脂廢渣和玉米秸稈制備木塑復(fù)合材料

        2016-10-28 08:34:10張國華滕朝陽
        西部皮革 2016年18期
        關(guān)鍵詞:熱固性木塑廢渣

        張國華,滕朝陽

        (1.山東省城鎮(zhèn)勞動就業(yè)訓(xùn)練中心,山東 濟(jì)南 250002;2.山東翔宇航空技術(shù)服務(wù)有限責(zé)任公司,山東 濟(jì)南 250002)

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        利用玻璃纖維增強(qiáng)熱固性樹脂廢渣和玉米秸稈制備木塑復(fù)合材料

        張國華1,滕朝陽2

        (1.山東省城鎮(zhèn)勞動就業(yè)訓(xùn)練中心,山東 濟(jì)南 250002;2.山東翔宇航空技術(shù)服務(wù)有限責(zé)任公司,山東 濟(jì)南 250002)

        本論文利用玉米秸稈纖維和玻璃纖維增強(qiáng)熱固性樹脂廢渣制備WPC。綜合利用玉米秸稈纖維和玻璃纖維增強(qiáng)熱固性樹脂廢渣兩者的特性,研究了二者協(xié)同增強(qiáng)作用對WPC力學(xué)性能的影響。當(dāng)FRP廢渣含量為 40 份時,WPC拉伸強(qiáng)度為22.5MPa,與未添加廢渣的WPC相比,增幅達(dá)到16%,掃描電鏡纖維分析得出,玻璃纖維均勻的分散在樹脂基體中,形成牢固的結(jié)合面。

        玻璃纖維;熱固性樹脂廢渣;玉米秸稈;制備木塑;復(fù)合材料

        1 引言

        木塑復(fù)合材料(WPC)是通過擠出、注塑或模壓工藝將木纖維、熱塑性樹脂和填料復(fù)合而成的一種新型復(fù)合材料。最近幾年,WPC由于密度小、硬度高、強(qiáng)度大、成本低,被廣泛的應(yīng)用到建筑裝飾材料領(lǐng)域。

        木纖維通常作為WPC的增強(qiáng)纖維,由于森林資源的不斷減少,和木纖維的需求量越來越大,木纖維面臨著資源短缺問題。每年世界上產(chǎn)生大量的農(nóng)林廢棄物,農(nóng)林廢棄物可作為植物纖維替代木纖維[1,2]。大量學(xué)者對農(nóng)林廢棄物作為可替代纖維做了大量研究,分別將椰子殼纖維、劍麻纖維、玉米秸稈、水稻秸稈、小麥秸稈添加到熱塑性樹脂中。玉米秸稈作為農(nóng)林廢棄物的一種,強(qiáng)度大,可獲得性好,可作為一種木纖維的替代纖維。

        玻璃纖維增強(qiáng)熱固性樹脂,是一種難以回收利用的材料,分子鏈交聯(lián),不能重熔。每年產(chǎn)生大量的玻璃纖維增強(qiáng)熱固性樹脂廢渣,帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題,但玻璃纖維增強(qiáng)熱固性樹脂廢渣強(qiáng)度高,耐磨性強(qiáng),吸水率低。Correiat al.[3]發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料引入少量玻璃纖維增強(qiáng)熱固性樹脂廢渣后強(qiáng)度得到較大的提高,大量添加后力學(xué)性能反而降低。Ribeiro MCS[4]研究表明,混凝土復(fù)合材料添加少量玻璃纖維增強(qiáng)熱固性樹脂廢渣后,抗彎強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度分別提高了11%和17%。

        2 實驗

        2.1材料

        PVC(S-700)購買于齊魯石化公司,山東濟(jì)南。NaOH,分析純,購買于阿拉丁有限責(zé)任公司,濟(jì)南。玉米秸稈來自濟(jì)南農(nóng)村。璃纖維增強(qiáng)熱固性樹脂廢渣來自德州日新有限公司。

        先將玉米秸稈烘干,將玉米秸稈剝?nèi)?nèi)穰,留外殼烘干粉碎,用80目標(biāo)準(zhǔn)篩篩分,將過篩后的秸稈粉浸泡在5%濃度的氫氧化鈉溶液中,浸泡48小時,后用清水洗至中性,95℃烘干。

        玻璃纖維增強(qiáng)熱固性樹脂廢渣通過機(jī)械粉碎法制得,80目標(biāo)準(zhǔn)篩篩分。

        2.2樣品制備

        將所有物料烘干,均勻混合,按照不同份數(shù)分組?;旌衔锪显诟咚倌蠛蠙C(jī)中90℃下均勻混合10分鐘?;旌虾蟮臉悠贩湃霟釅簷C(jī)的模具中,8MPa壓力下模壓20分鐘,緩慢冷卻至室溫,取出板材。

        3 結(jié)果與討論

        圖1為玻璃纖維廢渣的紅外光譜圖。3,445 cm-1,2,926 cm-1,1,718 cm-1,1,167 cm-1,and 800 cm-1峰值,分別為 -OH,CH2,-C-O,-C=O,-Si-O鍵伸縮振動峰,與不飽和樹脂和玻璃纖維的紅外圖相吻合,結(jié)果表明,廢渣中的樹脂為不飽和樹脂,纖維是玻璃纖維。

        圖1 廢渣紅外光譜圖

        玉米秸稈纖維經(jīng)氫氧化鈉處理后,表面變得粗糙,有明顯的溝痕,因為氫氧化鈉破壞了纖維表面的化學(xué)鍵,并且果膠脫落,半纖維素斷裂分解。疏松的結(jié)構(gòu)更容易附著樹脂基體,纖維表面的粗糙度增加了纖維與樹脂基體的界面結(jié)合性。

        如圖 2所示,F(xiàn)RP廢渣用量對WPC拉伸性能具有顯著的影響。WPC的拉伸強(qiáng)度隨著FRP廢渣含量的增大逐漸增加,當(dāng)FRP廢渣含量為 40 份時,WPC拉伸強(qiáng)度為22.5MPa,增幅達(dá)到16%,F(xiàn)RP廢渣份數(shù)在 20 份以上時,WPC拉伸強(qiáng)度增幅較為明顯;FRP廢渣增強(qiáng)WPC的原理:與PVC樹脂相比,玻璃纖維承受拉伸應(yīng)力的能力較強(qiáng)。玻璃纖維與玉米秸稈纖維均勻地分散于PVC樹脂基體中,玻璃纖維與玉米秸稈纖維承受大部分的拉伸應(yīng)力,玻璃纖維均勻的將載荷分散,WPC的拉伸性能明顯改善。

        FRP廢渣含量/份

        4 結(jié)論

        本論文以PVC樹脂作為基體,將玻璃纖維增強(qiáng)不飽和樹脂廢渣作為功能填料,制備PVC基WPC。當(dāng)FRP廢渣含量為 40 份時,WPC拉伸強(qiáng)度為22.5MPa,增幅達(dá)到16%。通過掃面電鏡顯微分析得出,玻璃纖維均勻分散在樹脂基體中,樹脂承受拉應(yīng)力時,玻璃纖維傳遞載荷,分散作用力。WPC的制備為玻璃纖維增強(qiáng)不飽和樹脂廢渣和玉米秸稈的回收利用增添了新途徑。

        [1]H.Pirayesh and A.Khazaeian,Compos.Part B.,43,1475(2011).

        [2]M.Akgul,Compos.Part B.,45,925 (2013).

        張國華(1695.05-),男,漢族,河南人,本科,工程師,畢業(yè)于省委黨校,就職于山東省城鎮(zhèn)勞動就業(yè)訓(xùn)練中心。

        S512.1

        A

        1671-1602(2016)18-0023-01

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