盛清泉，吳章康

（西南林業(yè)大學(xué)材料工程學(xué)院，云南 昆明 650224）

光穩(wěn)定劑對PE木塑復(fù)合材料老化性能的影響

盛清泉，吳章康

（西南林業(yè)大學(xué)材料工程學(xué)院，云南 昆明 650224）

木塑復(fù)合材料集合了木材和塑料的優(yōu)點(diǎn)，對廢棄資源進(jìn)行了很好地回收與利用，可應(yīng)用于室內(nèi)裝修、公共設(shè)施、建筑及汽車領(lǐng)域，如做公園的路徑用地板、柵欄、涼亭、裝飾等，近年來發(fā)展迅速。然而，由于戶外環(huán)境中經(jīng)受陽光、水分、溫度變化及生物腐蝕等多方面綜合作用，木塑復(fù)合材料的外觀受到影響，其力學(xué)性能也開始下降。文章對木塑復(fù)合材料的強(qiáng)制老化性能進(jìn)行了探討。

木塑復(fù)合材料；強(qiáng)制老化；光穩(wěn)定劑

木塑復(fù)合材料(Wood Plastic Composites，簡稱WPC)是以木材（木粉、木纖維）為主要原料，利用合適的處理方法使其與各種熱塑性塑料，通過不同的復(fù)合和成型方法生成的高性能、高附加值的新型復(fù)合材料。文章選用三種光穩(wěn)定劑，分別是UV-531二苯甲酮類光穩(wěn)定劑、UV-326苯并三唑類光穩(wěn)定劑、和GW-944受阻胺類光穩(wěn)定劑，通過測試PE基木塑復(fù)合材料的彎曲破壞載荷、靜曲強(qiáng)度、24h吸水率、耐光色牢度，研究三種光穩(wěn)定劑對PE基木塑復(fù)合材料的抗老化效果。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

木粉（60目）取自于楚雄中信塑木新型材料有限公司；聚乙烯為聚乙烯飲料瓶回收再造粒料；偶聯(lián)劑、碳酸鈣等添加劑，均由楚雄中信塑木新型材料有限公司提供；三種光穩(wěn)定劑市購。試驗(yàn)原輔材料見表1。

表1 試驗(yàn)所用原輔材料

1.2 試件制備

將木粉、聚乙烯、阻燃劑、偶聯(lián)劑及其它添加劑按相應(yīng)配方在高速混煉機(jī)中180℃條件下混合，再利用同向雙螺桿造粒機(jī)（溫度為180℃）進(jìn)行造粒，最后通過錐形雙螺桿擠出機(jī)（溫度為180℃）擠出成型，并經(jīng)冷卻、截取獲得最終試件。PE、橡膠木木粉與阻燃劑的配比見表2。

1.3 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)主要設(shè)備和性能測試儀器見表3。

1.4 性能測試

將試件按照GB/T17657-1999鋸切好后，將試件放入老化箱，按照GB/T16422.2-1999進(jìn)行老化試驗(yàn)，按照GB/T24508-2009設(shè)置試驗(yàn)條件黑板溫度為65℃、相對濕度為50%、輻照度為290～800nm、550W/m2、老化時(shí)間為2000h(為了節(jié)省時(shí)間和成本，D、E、F三組老化時(shí)間為1000h)。彎曲破壞載荷、彈性模量、吸水率按照國標(biāo)GB/ T17657-1999進(jìn)行測試，測試試件的樣本數(shù)為2；色牢度按照國標(biāo)GB/T16422.2-1999進(jìn)行測試。具體試件尺寸見表4。

表2 PE 基木塑復(fù)合材料配比

表3 試驗(yàn)儀器

2 結(jié)果與分析

2.1 三類光穩(wěn)定劑對力學(xué)性能的影響

三類光穩(wěn)定劑木塑地板彎曲破壞載荷殘余率、靜曲強(qiáng)度殘余率，測試結(jié)果見表5。為了更加清晰直觀的區(qū)分三種光穩(wěn)定劑力學(xué)性能的優(yōu)劣，通過柱狀圖進(jìn)行表征，結(jié)果見圖1、圖2，圖中橫坐標(biāo)代表三種光穩(wěn)定劑，縱坐標(biāo)分別代表彎曲破壞載荷殘余率、靜曲強(qiáng)度殘余率。

（1）彎曲破壞載荷殘余率。由圖1可知：采用三類不同的光穩(wěn)定劑的木塑復(fù)合材料經(jīng)強(qiáng)制老化后彎曲破壞載荷的殘余率有一定差別，總的來說二苯甲酮類最優(yōu)、苯并三唑類次之，受阻胺類最差。采用了UV-326的木塑復(fù)合材料的彎曲破壞載荷殘余率最大為91.65%，但其市場價(jià)格較高，增加了生產(chǎn)成本；采用了GW-770的木塑復(fù)合材料彎曲破壞載荷殘余率最低為82.19%，但仍滿足國標(biāo) GB/T24508-2009《木塑地板》對木塑地板彎曲破壞載荷殘余大于80%的要求。

表4 試件尺寸

表5 抗老化型木塑復(fù)合材料力學(xué)性能測試結(jié)果（不同老化劑）

圖1 木塑復(fù)合材料彎曲破壞載荷殘余率（不同老化劑）

圖2 木塑復(fù)合材料靜曲強(qiáng)度殘余率（不同老化劑）

（2）靜曲強(qiáng)度。由圖2可得：采用三種不同的光穩(wěn)定劑的木塑復(fù)合材料經(jīng)強(qiáng)制老化后靜曲強(qiáng)度的殘余率有一定差別，總的來說二苯甲酮類最優(yōu)、苯并三唑類次之，受阻胺類最差。采用了UV-326的木塑復(fù)合材料的靜曲強(qiáng)度殘余率最高為92.59%；采用了GW-944的木塑復(fù)合材料靜曲強(qiáng)度殘余率最低為72.40%。

2.2 三類光穩(wěn)定劑對24h吸水率的影響

三種光穩(wěn)定劑木塑地板24h吸水率測試結(jié)果見表6。為了更加清晰直觀的區(qū)分三種光穩(wěn)定劑對吸水率的影響，通過柱狀圖進(jìn)行表征，結(jié)果見圖3，圖中橫坐標(biāo)代表三種光穩(wěn)定劑，縱坐標(biāo)代表24h吸水率。

表6 抗老化型木塑復(fù)合材料吸水率測試結(jié)果（不同老化劑）

圖3 木塑復(fù)合材料吸水率（不同老化劑）

由圖3可知：采用三類不同的光穩(wěn)定劑的木塑復(fù)合材料經(jīng)強(qiáng)制老化后24h吸水率均有增幅。其中采用了UV-327的木塑復(fù)合材料24h吸水率增幅最大為0.25%，老化后的24h吸水率為0.70%，滿足國標(biāo)GB/T24508-2009《木塑地板》基于不發(fā)泡木塑地板吸水率＜3%的要求。

對吸水率測試結(jié)果進(jìn)行無重復(fù)雙因素方差分析，結(jié)果見表7，其P的行值、列值分別為：P行=0.001571，說明光穩(wěn)定劑種類和老化對木塑地板的吸水率有顯著性影響（α=0.05）。

2.3 三類光穩(wěn)定劑對色牢度的影響

三類光穩(wěn)定劑木塑地板色差測試結(jié)果見表8。

由表8可知：經(jīng)過強(qiáng)制老化后，采用三類光穩(wěn)定劑的木塑復(fù)合材料都發(fā)生了明顯的褪色現(xiàn)象，其中以使用了GW-944的木塑復(fù)合材料褪色最為嚴(yán)重，明度值上升了21.03，藍(lán)度上升了5.3，色差變化ΔE*為21.93。但總體來說三類光穩(wěn)定劑對木塑復(fù)合材料的色牢度影響差別較小。

3 結(jié)束語

（1）采用三類不同的光穩(wěn)定劑，木塑復(fù)合材料力學(xué)性能的保留率有明顯差別，采用UV-326的木塑復(fù)合材料的彎曲破壞載荷、靜曲強(qiáng)度保留率最大為91.65%、92.59%。

（2）采用三類不同的光穩(wěn)定劑，木塑復(fù)合材料的吸水率變化存在明顯差異。采用UV-327的木塑復(fù)合材料的吸水率變化最大，老化前后的差值達(dá)到0.25%。

（3）采用三類不同的光穩(wěn)定劑，木塑復(fù)合材料的耐光色牢度變化有一定差異，但差異不明顯。采用GW-944的木塑復(fù)合材料的顏色變化最大，明度上升了21.03。

表7 抗老化型木塑復(fù)合材料吸水率方差分析（不同老化劑）

表8 抗老化型木塑復(fù)合材料色差測試結(jié)果（不同老化劑）

綜合考慮力學(xué)性能、吸水率、色牢度和三類光穩(wěn)定劑的市場價(jià)格，GW-944對木塑顏色的保護(hù)效果差，UV-327對木塑吸水率的影響大，而且市場價(jià)格高，因此比較適合實(shí)際生產(chǎn)的光穩(wěn)定劑是UV-531。

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Effects of Light Stabilizers on Aging Properties of PE Wood Plastic Composite Materials

Qing-quan Sheng,Zhang-kang Wu
(Southwest Forestry University,School of material engineering,650224)

Wood plastic composite materials set the advantages of both wood and plastic.By using it the waste resource were good recovery and utilization. This material can be used in indoor decoration,public facilities, construction and automotive fields,such as park of the path with the floor,fence,pavilion,decoration etc.,and developed rapidly in recent years. However,due to the outdoor environment subjected to sunlight,moisture, temperature changes and biological corrosion etc. various comprehensive effect,the appearance of wood plastic composite materials was affected and the mechanical properties have also begun to decline. The WPC forced aging performance is discussed in this paper.

WPC;Forced aging;Light stabilizer

TB33

A

1671-3818（2016）04-0045-03

盛清泉（1989-）男，湖南長沙人，西南林業(yè)大學(xué)2013級碩士研究生，研究方向：木質(zhì)復(fù)合材料

吳章康（1967-），男，安徽樅陽人，博士生導(dǎo)師，研究方向：木質(zhì)復(fù)合材料。