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【摘 要】本文对木粉/回收塑料复合材料采用不同含量的偶联剂进行处理，经混炼、压片、制样后测试其拉伸性能，弯曲性能和冲击性能。通过实验对比分析数据后，得知采用溶液浓度为4%硅烷偶联剂处理后，综合力学性能最优。
【关键词】木粉；回收塑料；复合材料；偶联剂
一、实验材料
（1）回收塑料（塑料瓶粉碎回收）（2）木粉（3）硅烷，DB-171，湖北德邦化工新材料有限公司（4）硬脂酸锌，青州市永健化工（5）二氧化钛，上海钛白粉厂
二、实验设备
（1）开放式炼塑炼胶机 SXK 160BX320 中国福建永春轻工机械厂；（2）液压机 YJ46 成都航发液压工程有限公司；（3）电热恒温鼓风干燥箱 DHG-9203A 海齐欣科学仪器有限公司；（4）塑料破碎机 SWP-100 青岛东风橡胶塑料机械厂；（5）万能制样机 NO.39 河北省承德试验机厂；（6）拉力试验机 XL-100 广州实验仪器厂。
三、实验流程
将塑料瓶粉碎、洗净，预处理成回收塑料粒料，再加入其他助剂、木粉。然后进行开炼、压片，制成标准试样，之后进行相关性能测试。
四、性能检测与评价方法
遵照相关国家标准测试材料的拉伸强度（GB 13022-91）、弯曲性能（GB1039-79）、冲击性能（GB 11548-89）等。
五、木粉/废旧塑料复合材料的制备及力学性能研究
（一） 纤维的处理
实验前，将木粉植物纤维磨成40目粉末250g， 储存以备后续试验使用。
使用硅烷偶联剂溶液浓度为1%、2%。3%、4%和5%处理剥离木粉纤维[1]，之后在105℃烘干5小时。
（1）热处理。天然纤维极易吸水，其中有游离水和结合水两种形式，而吸水性严重影响其分散性，也会影响复合材料的机械性能，所以去除纤维中的水分是很有必要的。热可处理以降低植物纤维中游离水分的含量，同时，它还可使半纤维素热降解和木质素重排，使得木纤维表面羟基含量降低[2]，从而改善复合材料的性能。但结合水一般较难除去。热处理最好是在无氧的环境下进行，以避免氧化。
（2）偶联剂处理。天然纤维/废旧塑料体系中，偶联剂起到一个桥梁的作用，增强界面层的作用力，改变其作用方式，使天然纤维和基体树脂具有更好的相容性。常用偶联剂一般有：有机硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂、有机铬类偶联剂和铝酸酯类偶联剂四种。实验中，我们用到了硅烷偶联剂。
（二）配方设计
表1 试验配方
（三）样品的制备
按配方称取刚干燥好的不同预处理的木粉，回收塑料，相容剂，润滑剂和无机填料备用。实验共混前，先用回收塑料洗辊。[4]
（1）混炼：先将回收塑料加入预先升温至170℃左右的双辊开炼机中，待塑料混炼均匀后将称好的相容剂、润滑剂和无机填料一起加入，混炼均匀后，继续加入天然纤维，混炼10min左右均匀后取出。
（2）压片：将混好的木塑材料先后放入规格为80mm×80mm×4mm的弯曲模具、60mm×50mm×4mm的冲击模具和150mm×100mm×1mm的拉伸模具中，在液压机170℃预热1min加压3min取出确定压实后迅速放入平板硫化机中冷压1min，分别压得弯曲、冲击和拉伸样片。
（3）制样：拉伸试验样条，按国标GB 13022-91制的哑铃型试样，长为75mm，中部为长×宽×厚为25mm×4mm×1mm；冲击实验样条：按国标GB11548-89制的A型缺口试样，长（l）×宽（b）×厚（d）为50mm×6mm×4mm，缺口厚度（dk）为0.8d；弯曲实验样条：按国标GB1039-79中制备，长（l）×宽（b）×厚（d）为80mm×10mm×4mm。
（四）性能测试
在图1、2中，分别对使用1%、2%、3%、4%和5%浓度的硅烷偶联剂溶液处理木粉后的拉伸和弯曲性能做了对比。
图1 硅烷变量拉伸对比 图2 硅烷偶联剂变量弯曲性能对比
注图中各曲线表示：1-木粉+溶液浓度为1%硅烷偶联剂；2-木粉+溶液浓度为2%硅烷偶联剂；3-木粉+溶液浓度为3%硅烷偶联剂；4-木粉+溶液浓度为4%硅烷偶联剂；5-木粉+溶液浓度为5%硅烷偶联剂。
图1中我们不难看出硅烷偶联剂浓度为2%时，不论拉伸屈服应力24.63MPa和断裂拉伸应变9.43%都最大；4%硅烷处理时，拉伸屈服应力2%时相当，断裂拉伸应变为7.99%相对有所减小；1%、3%和5%浓度的硅烷偶联剂处理时拉伸屈服应力和断裂拉伸应变都相对小很多，3%浓度的硅烷偶联剂时断裂拉伸应变只有6.12%，1%和5%浓度硅烷偶联剂溶液处理时的断裂拉伸应变更是在6%以下。
在图2中溶液浓度为4%硅烷偶联剂处理时弯曲强度达40.09MPa最高，溶液浓度为 1%和2%硅烷偶联剂次之都在38MPa以上，溶液浓度为3%和5%硅烷偶联剂处理时弯曲强度相比于溶液浓度为4%硅烷偶联剂处理的降低较大。
由图1我们分析出硅烷偶联剂溶液浓度为2%和4%处理时拉伸性能较好，而硅烷偶联剂溶液浓度为5%时处理后拉伸性能降低很大；由图2可知硅烷偶联剂溶液浓度为1%、2%、4%和5%处理时，弯曲强度都较好，其中硅烷偶联剂溶液浓度为4%时最好，弯曲强度达40.09MPa；结合图1和图2，我们得知采用溶液浓度为4%的硅烷偶联剂处理木粉时，木粉/回收塑料复合材料综合力学性能最好。
六、结论
采用溶液浓度为4%的硅烷偶联剂处理木粉时，木粉/回收塑料复合材料综合力学性能最好。
参考文献：
[1]王红春.天然纤维/废旧塑料复合材料的制备及性能研究[D].武汉：湖北工业大学，2013，6.
[2]刘涛，何慧，洪浩群，贾德民.木塑复合材料研究进展[J].绝缘材料，2008，41（2）：38-41.
[3]胡福增，郑安呐.聚合物及其复合材料的表界面[M].北京：中国轻工业出版社，2001：36.
[4] 胡波.聚乙烯/天然纤维复合材料的性能与研究[D].武汉：湖北工业大学，2012，6.
【关键词】木粉；回收塑料；复合材料；偶联剂
一、实验材料
（1）回收塑料（塑料瓶粉碎回收）（2）木粉（3）硅烷，DB-171，湖北德邦化工新材料有限公司（4）硬脂酸锌，青州市永健化工（5）二氧化钛，上海钛白粉厂
二、实验设备
（1）开放式炼塑炼胶机 SXK 160BX320 中国福建永春轻工机械厂；（2）液压机 YJ46 成都航发液压工程有限公司；（3）电热恒温鼓风干燥箱 DHG-9203A 海齐欣科学仪器有限公司；（4）塑料破碎机 SWP-100 青岛东风橡胶塑料机械厂；（5）万能制样机 NO.39 河北省承德试验机厂；（6）拉力试验机 XL-100 广州实验仪器厂。
三、实验流程
将塑料瓶粉碎、洗净，预处理成回收塑料粒料，再加入其他助剂、木粉。然后进行开炼、压片，制成标准试样，之后进行相关性能测试。
四、性能检测与评价方法
遵照相关国家标准测试材料的拉伸强度（GB 13022-91）、弯曲性能（GB1039-79）、冲击性能（GB 11548-89）等。
五、木粉/废旧塑料复合材料的制备及力学性能研究
（一） 纤维的处理
实验前，将木粉植物纤维磨成40目粉末250g， 储存以备后续试验使用。
使用硅烷偶联剂溶液浓度为1%、2%。3%、4%和5%处理剥离木粉纤维[1]，之后在105℃烘干5小时。
（1）热处理。天然纤维极易吸水，其中有游离水和结合水两种形式，而吸水性严重影响其分散性，也会影响复合材料的机械性能，所以去除纤维中的水分是很有必要的。热可处理以降低植物纤维中游离水分的含量，同时，它还可使半纤维素热降解和木质素重排，使得木纤维表面羟基含量降低[2]，从而改善复合材料的性能。但结合水一般较难除去。热处理最好是在无氧的环境下进行，以避免氧化。
（2）偶联剂处理。天然纤维/废旧塑料体系中，偶联剂起到一个桥梁的作用，增强界面层的作用力，改变其作用方式，使天然纤维和基体树脂具有更好的相容性。常用偶联剂一般有：有机硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂、有机铬类偶联剂和铝酸酯类偶联剂四种。实验中，我们用到了硅烷偶联剂。
（二）配方设计
表1 试验配方
（三）样品的制备
按配方称取刚干燥好的不同预处理的木粉，回收塑料，相容剂，润滑剂和无机填料备用。实验共混前，先用回收塑料洗辊。[4]
（1）混炼：先将回收塑料加入预先升温至170℃左右的双辊开炼机中，待塑料混炼均匀后将称好的相容剂、润滑剂和无机填料一起加入，混炼均匀后，继续加入天然纤维，混炼10min左右均匀后取出。
（2）压片：将混好的木塑材料先后放入规格为80mm×80mm×4mm的弯曲模具、60mm×50mm×4mm的冲击模具和150mm×100mm×1mm的拉伸模具中，在液压机170℃预热1min加压3min取出确定压实后迅速放入平板硫化机中冷压1min，分别压得弯曲、冲击和拉伸样片。
（3）制样：拉伸试验样条，按国标GB 13022-91制的哑铃型试样，长为75mm，中部为长×宽×厚为25mm×4mm×1mm；冲击实验样条：按国标GB11548-89制的A型缺口试样，长（l）×宽（b）×厚（d）为50mm×6mm×4mm，缺口厚度（dk）为0.8d；弯曲实验样条：按国标GB1039-79中制备，长（l）×宽（b）×厚（d）为80mm×10mm×4mm。
（四）性能测试
在图1、2中，分别对使用1%、2%、3%、4%和5%浓度的硅烷偶联剂溶液处理木粉后的拉伸和弯曲性能做了对比。
图1 硅烷变量拉伸对比 图2 硅烷偶联剂变量弯曲性能对比
注图中各曲线表示：1-木粉+溶液浓度为1%硅烷偶联剂；2-木粉+溶液浓度为2%硅烷偶联剂；3-木粉+溶液浓度为3%硅烷偶联剂；4-木粉+溶液浓度为4%硅烷偶联剂；5-木粉+溶液浓度为5%硅烷偶联剂。
图1中我们不难看出硅烷偶联剂浓度为2%时，不论拉伸屈服应力24.63MPa和断裂拉伸应变9.43%都最大；4%硅烷处理时，拉伸屈服应力2%时相当，断裂拉伸应变为7.99%相对有所减小；1%、3%和5%浓度的硅烷偶联剂处理时拉伸屈服应力和断裂拉伸应变都相对小很多，3%浓度的硅烷偶联剂时断裂拉伸应变只有6.12%，1%和5%浓度硅烷偶联剂溶液处理时的断裂拉伸应变更是在6%以下。
在图2中溶液浓度为4%硅烷偶联剂处理时弯曲强度达40.09MPa最高，溶液浓度为 1%和2%硅烷偶联剂次之都在38MPa以上，溶液浓度为3%和5%硅烷偶联剂处理时弯曲强度相比于溶液浓度为4%硅烷偶联剂处理的降低较大。
由图1我们分析出硅烷偶联剂溶液浓度为2%和4%处理时拉伸性能较好，而硅烷偶联剂溶液浓度为5%时处理后拉伸性能降低很大；由图2可知硅烷偶联剂溶液浓度为1%、2%、4%和5%处理时，弯曲强度都较好，其中硅烷偶联剂溶液浓度为4%时最好，弯曲强度达40.09MPa；结合图1和图2，我们得知采用溶液浓度为4%的硅烷偶联剂处理木粉时，木粉/回收塑料复合材料综合力学性能最好。
六、结论
采用溶液浓度为4%的硅烷偶联剂处理木粉时，木粉/回收塑料复合材料综合力学性能最好。
参考文献：
[1]王红春.天然纤维/废旧塑料复合材料的制备及性能研究[D].武汉：湖北工业大学，2013，6.
[2]刘涛，何慧，洪浩群，贾德民.木塑复合材料研究进展[J].绝缘材料，2008，41（2）：38-41.
[3]胡福增，郑安呐.聚合物及其复合材料的表界面[M].北京：中国轻工业出版社，2001：36.
[4] 胡波.聚乙烯/天然纤维复合材料的性能与研究[D].武汉：湖北工业大学，2012，6.