摘 要：為了使塑料縮水表面與單板親水表面可以更好地進行結(jié)合，在進行制備時，本研究以聚乙烯薄膜為主要材料，科學(xué)分析對其進行不同處理時界面性能產(chǎn)生的影響，并以此為依據(jù)，對該材料制造工藝進行優(yōu)化。在進行熱處理時，溫度以140 ℃為宜，進行1 h的處理，當(dāng)堿濃度達到30%時，復(fù)合材料可以充分地發(fā)揮力學(xué)性能。通過熱堿兩種方式進行處理，復(fù)合材料的界面性能可以有效提高。

關(guān)鍵詞：聚乙烯;復(fù)合材料;改性方法;熱學(xué)性能

中圖分類號：TB33文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2020）05-0137-03

Abstract： In order to better combine the plastic shrinkage surface with the hydrophilic surface of the veneer， in the preparation， polyethylene film was used as the main material in this study， and the influence of the interface properties on its different treatment was scientifically analyzed， and based on this， optimized the material manufacturing process. In the heat treatment， the temperature is preferably 140 ℃， and the treatment is performed for 1 hour. When the alkali concentration reaches 30%， the composite material can fully exert mechanical properties. The interfacial properties of composite materials can be effectively improved by two methods of hot alkali treatment.

Keywords： polyethylene;composite materials;modification methods;thermal properties

1 材料與方法

1.1 材料

所有桉木單板均在同一種植園選購，含有相同的水分，高密度聚乙烯薄膜購于某塑料公司，厚度以0.06 cm為宜，單層面密度相同，氫氧化鈉粉末購于正規(guī)化工廠。

1.2 單板熱處理

單板熱處理時需要在統(tǒng)一的實驗室烘箱中進行，具體處理工藝如表1所示。在進行熱處理時，處理溫度與處理時間會分別進行調(diào)整，由此生成不同的處理組，當(dāng)進行熱處理后，單板需要在自然環(huán)境下逐漸冷卻，使其可以與室溫相統(tǒng)一。

1.3 單板堿處理

在進行堿處理時，要保持穩(wěn)定的室溫，將單板浸入氫氧化鈉溶液中，具體如表2所示[1]。在進行堿處理時，對堿濃度與處理時間進行針對性的調(diào)整，會生成多個處理組，當(dāng)堿處理結(jié)束后需要對單板進行全面的清洗，使氫氧化鈉可以完全清除，并在室溫下放置4h，最后進行100 ℃以上的4 h烘干[2]。

1.4 復(fù)合材料制備

在進行材料制備時，以三塊單板組成板坯。不同單板之間保持相同的距離和方向，以垂直狀態(tài)分布，每兩個單板之間加入兩層聚乙烯薄膜作為膠粘劑，每次施膠量相同，使復(fù)合材料在固定溫度下可以進行5 min的熱壓，并對壓力進行控制，最后在室溫下進行5 min的冷卻，提高壓力值[3]。

1.5 復(fù)合材料力學(xué)性能檢測

以相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對復(fù)合材料強度、彈性模量等進行全面的測定，靜曲強度彈性模量采用三點彎曲進行試驗[4]。對強度進行測試之前，要在清水中浸泡復(fù)合材料。在對力學(xué)性能進行測定時，使用專門的器材開展試驗，并對試驗結(jié)果進行反復(fù)的檢測。

2 結(jié)果與分析

2.1 熱處理對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響

2.1.1 靜曲強度。如表3所示，在對靜曲強度進行研究后發(fā)現(xiàn)，經(jīng)處理后的組別靜曲強度均比沒有進行處理的組別的強度更大。

當(dāng)處理溫度不斷變化時，平均靜曲強度也會隨之發(fā)生改變，當(dāng)處理溫度保持在100～160 ℃時，其平均靜曲強度值保持在53～64 MPa。當(dāng)溫度處于100～120 ℃或者不斷升高時，其平均靜曲強度并沒有與處理組產(chǎn)生較大的差異，最高平均靜曲強度為溫度120 ℃時的64.31 MPa，比未處理組高出一半[5]。

當(dāng)處理時間為0.5～2.0 h時，其平均靜曲強度保持在56.29～60.77 MPa，0.5 h、1.0 h和1.5 h三個試驗組平均強度并沒有與被處理對象存在明顯差異，0.5 h試驗組的平均強度最高，與未處理組存在較大的差異[6]。

在對變異系數(shù)進行科學(xué)分析后，人們可以發(fā)現(xiàn)，處理溫度對處理效果產(chǎn)生直接影響，在所有處理組中，H7組靜曲強度最高，比未處理組高出至少65%。

2.1.2 彈性模量。除個別組以外，經(jīng)過處理后的彈性模量均比未處理之前高，處理組平均彈性模量明顯高于未處理組。當(dāng)處理溫度保持在100～160 ℃時，平均彈性模量大于8 GPa[7]。當(dāng)溫度保持在100～120 ℃時，其平均彈性模量并沒有超過未處理組;當(dāng)溫度為120 ℃時，其產(chǎn)生的彈性模量最高，比未處理組高出至少30%。當(dāng)處理時間為0.2～2 h時，其平均彈性模量較為穩(wěn)定，變異系數(shù)為8.22%;當(dāng)處理時間為0.5 h、1.0 h時，彈性模量與對照組高。其中，0.5 h試驗組產(chǎn)生的彈性模量最高，與對照組差異明顯[8]。

通過變異系數(shù)分析可以看出，處理時間直接影響彈性模量，而處理溫度對彈性模量的影響較小，在所有處理組中，H9組彈性模量最高，比對照組高出至少一半。

2.1.3 膠合強度。以相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，對復(fù)合材料膠合強度進行科學(xué)檢測。從檢測結(jié)果可以看出，處理后的膠合強度明顯高于未處理組別。除個別組以外，其他組處理后的平均強度更高，與對照組存在明顯的差異[9]。

從變異系數(shù)分析結(jié)果來看，處理溫度對膠合強度的影響最大，而處理時間對膠合強度的影響較小。在所有處理組中，H10和H12組的膠合強度最高，與對照組存在明顯的差異。

2.1.4 熱處理對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。對桉木單板/聚乙烯薄膜復(fù)合材料進行熱處理，可以改善材料力學(xué)性能。熱處理可以使單板表面更加干燥，降低水分，增強其與聚乙烯薄膜的結(jié)合性，使復(fù)合材料具有極強的黏合力，提高單板表面粗糙度，使單反表面與聚乙烯材料更好融合，增強復(fù)合材料的粘結(jié)性能。正確進行熱處理，可以改變木材力學(xué)性能，提高彈性模量，使復(fù)合材料充分發(fā)揮作用。在本研究中，經(jīng)過熱處理，其在膠合強度、彈性模量等方面均比未處理組好。但是，熱處理也會產(chǎn)生不利影響。例如，經(jīng)過熱處理，細胞壁被快速降解，細胞結(jié)構(gòu)發(fā)生不同程度的變化，使木材的力學(xué)性能逐漸降低，影響桉木單板/聚乙烯薄膜復(fù)合材料的力學(xué)性能。本研究中，當(dāng)處理時間為1.5 h時，靜曲強度、彈性模量等會因為溫度的升高而逐漸下降。

熱處理可以對復(fù)合材料產(chǎn)生雙重影響，這種影響會互相作用。人們要合理控制處理溫度和處理時間，保證熱處理效果最佳。

2.1.5 熱處理最適條件的確定。研究發(fā)現(xiàn)，不同組別的處理組彈性模量會發(fā)生一定變化，如果膠合強度無法滿足處理需要，就不是最合理的熱處理條件，在H9和H10組中，其平均變化率比其他組別差異大，但H10的膠合強度變化率比H9好。因此，H9可以確定為最佳熱處理條件。

本研究所進行的熱處理與其他學(xué)者進行的熱處理試驗具有明顯的差異。其他學(xué)者在高溫下對楊木單板進行處理，制備膠合板，經(jīng)過熱處理，膠合板的膠合強度明顯提升。但是，溫度過高，靜曲強度與彈性模量反而降低，最終膠合板力學(xué)性能。

2.2 堿處理對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響

2.2.1 靜曲強度。處理組平均靜曲強度比未處理組高。當(dāng)堿濃度保持在3%～11%時，其平均靜曲強度穩(wěn)定，3%處理組、7%處理組的平均靜曲強度比未處理組高，其中，3%處理組的平均靜曲強度最高，與未處理組有明顯的差異。

2.2.2 彈性模量。方差分析結(jié)果表明，處理時間對靜曲強度的影響最大，在所有處理組中，A3組平均靜曲強度最高。彈性模量分析表明，當(dāng)處于不同堿濃度時，其平均彈性模量會發(fā)生變化，經(jīng)過處理后，其彈性模量明顯高于未處理組。從變異系數(shù)分析結(jié)果可以看出，處理時間直接影響彈性模量，在所有處理組中，A3組的彈性模量最高。

2.2.3 膠合強度。變異系數(shù)分析結(jié)果表明，堿濃度對膠合強度的影響更大，處理時間對膠合強度的影響較小，在所有處理組中，A5組的膠合強度最佳。

2.2.4 堿處理對木材與復(fù)合材料的影響。堿處理直接影響材料物理性能，經(jīng)堿處理，復(fù)合材料的親水半纖維素會逐漸減少，使單板表面清水性逐漸降低，更好地與聚乙烯薄膜相融，逐漸提高復(fù)合材料的界面結(jié)合力，單板表面粗糙，與聚乙烯薄膜發(fā)生親密接觸?？茖W(xué)的堿處理可以提高木材力學(xué)性能，使其更好地與復(fù)合材料融合。在研究中，經(jīng)過堿處理，處理組的靜曲強度、彈性模量等均比對照組優(yōu)異。

試驗結(jié)果表明，堿處理可以對桉木單板/聚乙烯膜復(fù)合材料產(chǎn)生雙重影響，堿濃度和處理時間是保證處理效果的關(guān)鍵。堿處理可以改善膠合板復(fù)合材料性能，如靜曲強度、彈性模量等。

2.2.5 堿處理最適條件的確定。在不同組別中，膠合強度的變化率均為負，因此這些組別都不可以作為堿處理的最適宜條件。A2和A3平均變化率比其他組別高，但A2膠合強度變化較小，因此A3可以作為堿處理的最佳條件。

3 結(jié)論

在對桉木單板/聚乙烯膜復(fù)合材料進行處理時，熱處理和堿處理均可以發(fā)揮作用，改善復(fù)合材料力學(xué)性能。其中，熱處理可以提高復(fù)合材料膠合強度，而堿處理可以提升復(fù)合材料的靜曲強度和彈性模量。熱處理結(jié)果表明，H7組和H9組的靜曲強度、彈性模量均比未處理組高，最佳處理條件為H10組。堿處理結(jié)果表明，A3和A5組的靜曲強度、彈性模量等最佳，比未處理組高，A3組可以作為堿處理的最佳條件。

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