張博 房軼群 宋永明 王海剛 王清文

(生物質(zhì)材料科學(xué)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(東北林業(yè)大學(xué))，哈爾濱,150040) (華南農(nóng)業(yè)大學(xué))

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尼龍及增容劑對(duì)聚氯乙烯木塑復(fù)合材料性能的影響1)

張博 房軼群 宋永明 王海剛 王清文

(生物質(zhì)材料科學(xué)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(東北林業(yè)大學(xué))，哈爾濱,150040) (華南農(nóng)業(yè)大學(xué))

PVC木塑復(fù)合材料中添加低熔點(diǎn)尼龍，并引入3種增容劑：馬來(lái)酸酐接枝EVA(EVA-g-MAH)、馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)和馬來(lái)酸酐接枝POE(POE-g-MAH)，以提高材料的性能。力學(xué)性能測(cè)試顯示：尼龍及增容劑的添加提高了PVC木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能。其中，EVA-g-MAH的使用效果最為明顯，復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度提高了39.02%，彎曲強(qiáng)度提高了16.37%。動(dòng)態(tài)力學(xué)性能測(cè)試表明：添加低熔點(diǎn)尼龍及增容劑，不同程度地降低了復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量。轉(zhuǎn)矩流變性能測(cè)試表明：低熔點(diǎn)尼龍降低了復(fù)合材料的平衡轉(zhuǎn)矩。而EVA-g-MAH及POE-g-MAH提高了尼龍-PVC復(fù)合材料的平衡轉(zhuǎn)矩，對(duì)材料的加工性有不利的影響。掃描電鏡分析表明：加入增容劑后，復(fù)合材料界面不同程度發(fā)生鈍化，復(fù)合材料相容性提高。吸水率測(cè)試結(jié)果表明：低熔點(diǎn)尼龍的加入提高了PVC復(fù)合材料的吸水率，而增容劑對(duì)降低材料吸水率有明顯作用。

木塑復(fù)合材料；聚氯乙烯；低熔點(diǎn)尼龍；增容劑；復(fù)合材料力學(xué)性能

聚氯乙烯(PVC)基木塑復(fù)合材料是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外蓬勃興起的一類(lèi)新型復(fù)合材料[1]，其擁有諸多的優(yōu)點(diǎn)，如耐酸堿腐蝕、耐水浸泡、防蟲(chóng)等，且較容易實(shí)現(xiàn)木塑的阻燃和顏色的附著[2]，因此更多作為室內(nèi)材料使用。但另一方面PVC自身有著難以克服的缺點(diǎn)和不足，如缺口抗沖擊強(qiáng)度較低、在受到撞擊時(shí)容易碎裂[3]；基于PVC制成的PVC木塑復(fù)合材料的抗沖擊性能較其他木塑材料相差很多，屬于脆性材料[4]。如何對(duì)PVC木塑復(fù)合材料增韌增強(qiáng)，有效提高其抗沖擊性能成為PVC木塑復(fù)合材料的研究重點(diǎn)。尼龍有很多優(yōu)異的性能，如很高的機(jī)械強(qiáng)度、較高的耐磨性等。在高分子領(lǐng)域，連永肖[5-8]等人通過(guò)添加低熔點(diǎn)尼龍來(lái)改性PVC，同時(shí)利用不同增容劑來(lái)改善低熔點(diǎn)尼龍與PVC共混物之間的相容性，減小分散相尺寸，最終提高了聚氯乙烯的力學(xué)性能。為了增強(qiáng)PVC木塑復(fù)合材料的韌性，提高PVC木塑復(fù)合材料的加工性能，本實(shí)驗(yàn)擬將低熔點(diǎn)尼龍(PA)引入到PVC木塑復(fù)合材料中，并通過(guò)添加馬來(lái)酸酐接枝EVA(EVA-g-MAH)、馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)和馬來(lái)酸酐接枝POE(POE-g-MAH)來(lái)提高木塑共混物之間的相容性。通過(guò)考查PA及增容劑對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能與加工流變性能的影響，來(lái)尋找更符合PVC、尼龍、木粉三者體系的增容劑，以提高復(fù)合材料界面相容性，進(jìn)而改善復(fù)合材料的使用性能。

1 材料與方法

1.1 材料

PVC——S-700，齊魯石油化工公司；楊木粉——80～100目，四平市木林森軟木制品有限公司；低熔點(diǎn)尼龍——PAM17，上海新浩化工有限公司；增容劑——EVA-g-MAH，PP-g-MAH，POE-g-MAH，南京塑泰高分子科技有限公司；輕質(zhì)鈣粉——1 250目，四平大地鈣業(yè)有限公司；鈣鋅熱穩(wěn)定劑——澄海市安成化工有限公司；增塑劑——ACR-ZB-401，淄博華星助劑有限公司；鋁酸酯——工業(yè)級(jí)，市售；硬脂酸——工業(yè)級(jí)，市售；聚乙烯蠟——工業(yè)級(jí)，市售。

1.2 儀器設(shè)備

DHG-9140型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱；SHR-10A高速混料機(jī)；SH30雙螺桿擠出機(jī)；自制精密小臺(tái)鋸；萬(wàn)能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)；沖擊試驗(yàn)機(jī)；HAAKE轉(zhuǎn)矩流變儀；DMA Q800動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀；掃描電子顯微鏡。

1.3 木塑復(fù)合材料試樣的制備

先將木粉、低熔點(diǎn)尼龍及主要助劑進(jìn)行干燥處理。然后將木粉、鋁酸酯、鈣粉放入高混機(jī)內(nèi)，在85 ℃下混合15 min，隨后放入PVC、PA、熱穩(wěn)定劑及ACR，再混合10 min，最后放入潤(rùn)滑劑混合3 min。出料冷卻后經(jīng)過(guò)雙螺桿造粒、粉碎機(jī)粉碎、稱(chēng)質(zhì)量后放入模具中在平板硫化機(jī)上壓制成板。物料配比如表1所示。

表1 PVC木塑復(fù)合材料物料配比 g

1.4 性能測(cè)試及表征

復(fù)合材料的拉伸、彎曲和沖擊性能測(cè)試方法，分別參照標(biāo)準(zhǔn)ASTM D638-03、ASTM D790-03和GB/T 1043.1—2008。彎曲和拉伸每組8個(gè)試樣，沖擊每組12個(gè)試樣；動(dòng)態(tài)力學(xué)性能測(cè)試采用單懸臂梁模式，溫度范圍-40～130 ℃，掃描頻率1 Hz，升溫速率為3 ℃/min，試樣尺寸40 mm(長(zhǎng))×10 mm(寬)×3 mm(厚)，每組1個(gè)試樣；SEM分析，試件經(jīng)液氮充分冷卻后脆斷，斷面經(jīng)噴金處理，每組1個(gè)試樣；吸水性能測(cè)試方法參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1934.1—2009，每組10個(gè)試樣；轉(zhuǎn)矩流變分析，轉(zhuǎn)速為80 r/min，添加物料控制在(60±0.2)g，溫度設(shè)定為175 ℃。每組進(jìn)行3次重復(fù)性試驗(yàn)，每組兩個(gè)試樣，所取數(shù)據(jù)為3次測(cè)試結(jié)果的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 力學(xué)性能測(cè)試

低熔點(diǎn)尼龍及增容劑添加后，PVC木塑復(fù)合材料彎曲、拉伸和沖擊參數(shù)變化如表2所示。可以清楚看出，當(dāng)在PVC木塑復(fù)合材料中添加PA后，復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度與拉伸強(qiáng)度都有著明顯的提高。與純PVC木塑復(fù)合材料相比，沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度及拉伸強(qiáng)度分別提高了18.76%、13.65%和10.82%。低熔點(diǎn)尼龍的添加有利于PVC力學(xué)性能的提高，主要原因由于聚酰胺本身有很多優(yōu)異的性能，如較高的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性好、自潤(rùn)滑性好、有較高的抗沖擊韌性等[9]。另外由于它的強(qiáng)極性，本身有一定的纏結(jié)能力，會(huì)與PVC分子鏈發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，增加與PVC分子鏈之間的聯(lián)系，使分子鏈不會(huì)輕易的產(chǎn)生相對(duì)滑移的情況[7]。

添加增容劑后，復(fù)合材料的力學(xué)性能變化有著明顯的差異。添加EVA-g-MAH的一組，材料彎曲強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度分別較PVC木塑提高了16.95%、13.3%和39.03%，達(dá)到59.16、30.39 MPa和7.41 kJ/m2。而增容劑PP-g-MAH的添加，復(fù)合材料的力學(xué)性能反而有一定的程度的降低。實(shí)驗(yàn)選擇的增容劑均為馬來(lái)酸酐接枝的聚合物，在擠出混合過(guò)程中，一部分增容劑的酸酐基與木粉中的羥基反應(yīng)形成氫鍵，還有一部分與尼龍末端氨基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成嵌段物形成牢固的共價(jià)鍵[10]。對(duì)于增容劑主鏈，EVA、POE的彎曲強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度與沖擊韌性均高于PVC[11-12]。并且，EVA-g-MAH、POE-g-MAH不僅可以提高尼龍與PVC之間的相容性，同時(shí)也可以改善木粉與PVC之間的相容性[13-14]。因此，增容劑EVA-g-MAH、POE-g-MAH的加入增強(qiáng)了基體PVC與PA之間，基體與分散相木粉之間的結(jié)合力，限制了分子鏈之間的運(yùn)動(dòng)，增大了分子鏈滑移的阻力，從而確保應(yīng)力在基體與基體，基體與分散相之間有效傳遞，使得材料在宏觀力學(xué)上將復(fù)合材料由脆性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性斷裂。當(dāng)材料受到應(yīng)力作用時(shí)，有著較高的抗彎強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度及抗沖擊強(qiáng)度。而對(duì)于增容劑PP-g-MAH，主要原因是，一方面聚丙烯自身的韌性較差，另一方面，聚丙烯極性較低，其與強(qiáng)極性PVC和PA在共混過(guò)程中，相容性也較差，因此PP-g-MAH的添加對(duì)于復(fù)合材料的力學(xué)性能改善有著不利影響。

表2 尼龍以及增容劑對(duì)PVC木塑復(fù)合材料力學(xué)性能的影響

注：表中數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

此外，可明顯觀察到，材料在添加尼龍及增容劑后，彎曲模量和拉伸模量均有所下降。這是由于尼龍?jiān)隗w系中充當(dāng)共混改性的增韌劑，屬于彈性材料。而馬來(lái)酸酐接枝的增容劑除與羥基反應(yīng)的基團(tuán)外，也是彈性體材料。因此，這些彈性體材料在復(fù)合材料基體中的分散，使復(fù)合材料整體的模量有所下降。同時(shí)，增容劑在促使材料由脆性斷裂向韌性斷裂的轉(zhuǎn)變作用也一定程度上降低了復(fù)合材料的模量。

2.2 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能測(cè)試

圖1為PVC木塑復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量及損耗模量曲線圖。儲(chǔ)能模量反映材料黏彈性中的彈性成分，表征材料抵抗形變能力的大小[15]。模量越大，材料的剛性愈大，愈不容易發(fā)生形變?？芍?，在-40 ℃時(shí)，復(fù)合材料的初始儲(chǔ)能模量較高。隨著測(cè)試溫度的升高，儲(chǔ)能模量整體呈下降趨勢(shì)，這是熱塑性塑料基體隨溫度變化的特征。在整個(gè)測(cè)試溫度范圍內(nèi)，添加低熔點(diǎn)尼龍及增容劑，不同程度地降低了復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量，特別是在30～90 ℃溫度范圍內(nèi)，復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量降低尤為明顯。尼龍及增容劑的添加對(duì)提高復(fù)合材料的韌性有明顯的作用。

a．儲(chǔ)存模量 b．損耗因子

圖1 PVC木塑復(fù)合材料DMA圖

損耗因子(損耗角正切)是表征黏彈性的重要參數(shù)，其反映材料在交變力場(chǎng)作用下，損耗模量與儲(chǔ)能模量變化快慢的程度。在動(dòng)態(tài)力學(xué)分析中，可將損耗因子峰值所對(duì)應(yīng)的溫度定義為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下，復(fù)合材料處于玻璃態(tài)，分子鏈及其鏈段的運(yùn)動(dòng)均被凍結(jié)；此溫度下，材料表現(xiàn)為脆性。隨著溫度升高，材料分子鏈段開(kāi)始有短程的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，玻璃態(tài)開(kāi)始向高彈態(tài)轉(zhuǎn)變，此時(shí)材料開(kāi)始表現(xiàn)出彈性。從復(fù)合材料的損耗因子曲線來(lái)看，在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之下，尼龍及增容劑的添加提高了復(fù)合材料的力學(xué)損耗峰。此時(shí)，復(fù)合材料中的高分子鏈只在自身位置作振動(dòng)，尼龍及增容劑的加入，可以增強(qiáng)其對(duì)純PVC木塑的沖擊，故材料的損耗增加。而在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之上，復(fù)合材料的力學(xué)損耗峰則隨著尼龍及增容劑的添加而降低。通常情況下，在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之上，損耗因子越低，材料的彈性越大，尼龍與增容劑的添加降低了高分子鏈的剛性，使復(fù)合材料韌性增強(qiáng)。

同時(shí)從損耗因子曲線圖可以看出，與純PVC木塑復(fù)合材料相比，尼龍與增容劑的添加使得復(fù)合材料的主轉(zhuǎn)變峰向低溫偏移且強(qiáng)度有所降低。正如2.1中所述，尼龍與增容劑的添加增大了復(fù)合材料分子鏈之間滑移的阻力，使得分子鏈間的運(yùn)動(dòng)能力降低，復(fù)合材料損耗因子強(qiáng)度降低。

2.3 加工性能

通過(guò)轉(zhuǎn)矩流變儀對(duì)復(fù)合材料的流動(dòng)剪切行為進(jìn)行探討，測(cè)試時(shí)長(zhǎng)為500 s。復(fù)合材料的轉(zhuǎn)矩流變曲線見(jiàn)圖2，平衡轉(zhuǎn)矩見(jiàn)表3?？芍琍VC木塑復(fù)合材料從加料開(kāi)始轉(zhuǎn)矩急劇上升，出現(xiàn)加料峰，這是由于粉體物料在加料過(guò)程中被壓實(shí)和摩擦阻力引起的[16]。在剪切作用及腔體加熱作用下，粒子開(kāi)始破碎，粒子之間間距減小，物料體積逐漸變小，密度增大，轉(zhuǎn)矩開(kāi)始下降，超過(guò)150 s后，出現(xiàn)明顯的熔融峰，之后轉(zhuǎn)矩開(kāi)始下降直至達(dá)到平衡。而添加低熔點(diǎn)尼龍后，物料轉(zhuǎn)矩曲線只顯示加料峰，之后迅速下降，80 s后緩慢趨于平衡。

圖2 PVC木塑復(fù)合材料的轉(zhuǎn)矩流變曲線

從最終的平衡轉(zhuǎn)矩來(lái)看，未添加增容劑的尼龍PVC木塑復(fù)合材料的平衡轉(zhuǎn)矩要較純PVC木塑復(fù)合材料的低，材料變得更容易加工。而添加增容劑后，除PP-g-MAH外，EVA-g-MAH及POE-g-MAH的添加均提高了復(fù)合材料的平衡轉(zhuǎn)矩。馬來(lái)酸酐接枝的EVA及POE的增容劑加入到復(fù)合材料體系后，一部分酸酐基與木粉中的羥基反應(yīng)形成氫鍵，還有一部分與尼龍末端氨基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成嵌段物形成牢固的共價(jià)鍵，使得體系中聚合物分子鏈發(fā)生交聯(lián)，分子量加大，體系的黏度增加，從而導(dǎo)致平衡轉(zhuǎn)矩升高。

表3 PVC木塑復(fù)合材料的平衡轉(zhuǎn)矩

2.4 微觀形貌

圖3是PVC木塑復(fù)合材料的SEM圖片，其中A、B、C、D分別為未添加增容劑以及添加EVA-g-MAH、PP-g-MAH和POE-g-MAH增容劑的SEM圖片。由圖3a可以清楚地看出，未添加任何增容劑的共混物中，斷面的表面局部出現(xiàn)一些孔洞，部分?jǐn)嗔训哪纠w維有被抽拔、拉斷的痕跡，同時(shí)可以看到共混物的組分之間有較清晰的界限。PA粒子在PVC基體中分散粒徑較大，形狀多不均勻，分散較不規(guī)整，且兩相邊緣處多呈不規(guī)則形態(tài)，圓球狀和條形狀共存。這表明單純的PVC與PA之間相容性較差，在外力作用下，這樣不良的界面會(huì)產(chǎn)生裂紋[17-18]，并沿纖維方向擴(kuò)展，最終導(dǎo)致宏觀力學(xué)強(qiáng)度比較低。

a.PVC+PA；b.PVC+PA+EVA-g-MAH；c.PVC+PA+PP-g-MAH；d.PVC+PA+POE-g-MAH。

而添加增容劑后，與圖3a相比，PA粒子分布相對(duì)更小更均勻，PVC與PA兩者之間的界面更模糊，刻蝕掉的PVC連續(xù)基體出現(xiàn)尺寸較小的孔洞。特別是添加POE-g-MAH增容劑后，可以更加明顯地觀察到混合物更加致密，包裹木纖維的連續(xù)相更加平滑，幾乎觀察不到PA粒子存在的黑點(diǎn)，木纖維本身有抽拔痕跡，PA的粒徑小而且均勻，并且與PVC基體之間的界面融合的更好。界面結(jié)合的增強(qiáng)，一方面因?yàn)樵鋈輨┲旭R來(lái)酸酐官能團(tuán)可以與PA分子鏈上活性很高的氨基發(fā)生反應(yīng)生成嵌段物及形成氫鍵；另一方面，加工過(guò)程中，PVC受熱脫HCl形成的共軛多烯烴可以與極性很強(qiáng)的馬來(lái)酸酐官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng)生成嵌段物，進(jìn)而在PVC與PA兩相界面之間起到增容作用，并更好地包裹木纖維。

2.5 吸水性能

圖4是將試件在25 ℃水中浸泡1、7、14、21、28 d后，分別稱(chēng)取質(zhì)量，算出的復(fù)合材料吸水率曲線圖。可以清楚看出，隨著材料浸水時(shí)間的增加，材料的吸水率逐漸增大。與純PVC木塑復(fù)合材料相比，在浸水14 d之前，PA及增容劑的加入對(duì)復(fù)合材料的吸水性能影響并不大。在14 d之后，PA及增容劑的加入則明顯增大了復(fù)合材料的吸水率，而相對(duì)于尼龍PVC木塑復(fù)合材料，添加增容劑后一定程度上改善了復(fù)合材料的吸水率，特別是添加增容劑EVA-g-MAH和POE-g-MAH。如材料在浸水28 d后，PVC木塑的吸水率最小，為3.49%，尼龍PVC木塑復(fù)合材料的吸水率最大，達(dá)到4.03%。而添加增容劑EVA-g-MAH和POE-g-MAH后，復(fù)合材料的吸水率分別為3.85%和3.89%。

圖4 尼龍以及增容劑對(duì)復(fù)合材料吸水率的影響

PVC木塑復(fù)合材料中的吸水主要由易吸濕的木質(zhì)組分引起，而對(duì)于尼龍PVC木塑復(fù)合材料，由于尼龍自身吸濕性也較強(qiáng)[19]，在木質(zhì)組分吸水的同時(shí)，尼龍組分也吸水，因此尼龍PVC木塑復(fù)合材料的吸水率要高于純PVC木塑復(fù)合材料。添加增容劑后，復(fù)合材料的吸水率有所下降，主要原因?yàn)槟痉壑械牧u基，尼龍末端氨基與增容劑中酸酐基發(fā)生反應(yīng)，造成了吸水性的羥基與氨基數(shù)量的減少，從而降低了復(fù)合材料的吸水率。吸水率的降低從側(cè)面驗(yàn)證了增容劑的添加有利于增強(qiáng)復(fù)合材料的界面相互作用，提高復(fù)合材料中組分的相容性。

3 結(jié)論

低熔點(diǎn)尼龍的引入，可以有效提高PVC木塑復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度。較PVC木塑復(fù)合材料相比，尼龍-PVC木塑復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度分別提高了13.65%、8.67%和18.76%。尼龍-PVC木塑復(fù)合材料中分別添加EVA-g-MAH、PP-g-MAH和POE-g-MAH3種不同的界面相容劑。其中EVA-g-MAH的增容效果最為明顯，尼龍-PVC木塑復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度分別較PVC木塑提高了16.95%、13.3%和39.03%，達(dá)到59.16 MPa、30.39 MPa和7.41 kJ/m2。

低熔點(diǎn)尼龍及增容劑的添加，不同程度地降低了PVC木塑復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量，特別是在30～90 ℃溫度范圍內(nèi)，復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量降低尤為明顯；50 ℃時(shí)下降幅度最大，達(dá)到12.5%，儲(chǔ)能模量的降低表明材料的剛性降低。從損耗因子曲線圖看出，在PVC復(fù)合材料的使用溫度之下，低熔點(diǎn)尼龍及增容劑的添加提高了復(fù)合材料的力學(xué)損耗峰，復(fù)合材料的耐沖擊性能提高。

轉(zhuǎn)矩流變曲線測(cè)試表明，EVA-g-MAH及POE-g-MAH的添加提高了尼龍-PVC復(fù)合材料的平衡轉(zhuǎn)矩，使得加工體系的黏度增加，對(duì)材料的加工性能有不利的影響。但電鏡微觀形貌顯示，增容劑的添加，使得混合物各組分之間界面融合更緊密，包裹木纖維的連續(xù)相更加平滑，加工后產(chǎn)品的性能提升顯著。

低熔點(diǎn)尼龍的加入使得PVC復(fù)合材料的吸水率增大，在吸水率測(cè)試的第28天時(shí)，尼龍-PVC木塑復(fù)合材料的吸水率達(dá)到4.07%，較純PVC木塑復(fù)合材料提高了15.41%。加入EVA-g-MAH和POE-g-MAH增容劑后，尼龍-PVC復(fù)合材料的吸水率為3.85%和3.89%，較不添加增容劑的尼龍-PVC木塑復(fù)合材料降低4.57%和3.62%，增容劑的添加可以有效控制吸水率的上升。

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Effect of Low Melting Point Nylon and Compatibilizer on the Properties of PVC Plastic Composites//

Zhang Bo, Fang Yiqun, Song Yongming, Wang Haigang
(Ministry of Education of Key Laboratory of Biomass Materials Science and Technology, Northeast Forestry University, Harbin 150040, P. R. China);
Wang Qingwen
(South China Agricultural University)//Journal of Northeast Forestry University，2017,45(6)：73-78.

Wood-plastic composite; Polyvinyl chloride (PVC); Low melting point nylon; Compatibilizer; Mechanical property of PVC plastic composites

張博，男，1990年8月生，生物質(zhì)材料科學(xué)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(東北林業(yè)大學(xué))，碩士研究生。E-mail:zhangbo_2009@126.com。

房軼群，生物質(zhì)材料科學(xué)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(東北林業(yè)大學(xué))，講師。E-mail:yqfang@nefu.edu.cn。

2016年12月5日。

TS652

1)黑龍江省自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目(QC2016017)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目(2572015BX02)。

責(zé)任編輯：戴芳天。

In order to improve the toughness of wood flour-polyvinyl chloride composites (WF-PVC), low melting point of nylon and three kinds of compatibilizers, maleic anhydride grafted EVA (EVA-g-MAH), maleic anhydride grafted polypropylene (PP-g-MAH) and maleic anhydride grafted POE (POE-g-MAH) were introduced to the preparation process of the composites. The addition of low melting point nylon and compatibilizer increased mechanical properties of WF-PVC composites, the impact strength of WF-PVC composite increased by 18.76% for the incorporation of low melting point nylon, the flexural strength was increased by 13.65%. Nylon-WF-PVC composites with EVA-g-MAH compatibilizer present much higher mechanical characteristic, the impact strength of the composite was increased by 39.02% and the flexural strength was increased by 16.37%. The dynamic mechanical analysis test showed that the addition of low melting point nylon and compatibilizer reduced the storage modulus of the composites, especially in 30 ℃-90 ℃. The torque rheometer test results showed that the balance torque of WF-PVC composites was decreased due to the addition of low melting nylon. In contrast, the incorporation of EVA-g-MAH and POE-g-MAH increased the balance torque. The torque rheometer results indicated compatibilizers had some negative effects on the processing properties of WF-PVC composites. SEM images showed EVA-g-MAH and POE-g-MAH were effective compatibilizers to nylon and WF-PVC blends and could decrease the particle size of nylon on continuous phase of WF-PVC, and thus enhance the mechanical properties of WF-PVC composites obviously. Water absorption test results showed that the water absorption of WF-PVC increased with the addition of low melting nylon. The water absorption of the Nylon-WF-PVC was increased by compatibilizer.