張國(guó)華，滕朝陽(yáng)

(1.山東省城鎮(zhèn)勞動(dòng)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(guó)華1，滕朝陽(yáng)2

(1.山東省城鎮(zhèn)勞動(dòng)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(duì)WPC力學(xué)性能的影響。當(dāng)FRP廢渣含量為 40 份時(shí),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(guò)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(lái)越大，木纖維面臨著資源短缺問(wèn)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(duì)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(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)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(shí)驗(yàn)

2.1材料

PVC(S-700)購(gòu)買于齊魯石化公司，山東濟(jì)南。NaOH，分析純，購(gòu)買于阿拉丁有限責(zé)任公司，濟(jì)南。玉米秸稈來(lái)自濟(jì)南農(nóng)村。璃纖維增強(qiáng)熱固性樹脂廢渣來(lái)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(guò)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(shí)，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(guò)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。混合后的樣品放入熱壓機(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(dòng)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?yàn)闅溲趸c破壞了纖維表面的化學(xué)鍵，并且果膠脫落，半纖維素?cái)嗔逊纸狻Ｊ杷傻慕Y(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(duì)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(shí),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(shí)，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(shí),WPC拉伸強(qiáng)度為22.5MPa，增幅達(dá)到16%。通過(guò)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(shí)，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(guó)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(dòng)就業(yè)訓(xùn)練中心。

S512.1

A

1671-1602(2016)18-0023-01