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利用废旧塑料制备木塑复合材料的界面改性

星期五, 8月 4, 2023

利用塑料和木质纤维制备WPC存在的最大问题是非极性塑料基体和极性木纤维两者间的相容性差,不能形成较好的粘合。为提高WPC的界面相容性,可利用各种物理或化学方法对木质纤维或聚合物基体进行预处理,或在复合材料制备过程中加入适当的增容剂,以增加木质纤维和聚合物基体的界面粘和性。

木质纤维或聚合物基体的预处理:WPC的界面改性可通过物理或化学方法对木质纤维、聚合物基体进行预处理。

利用废旧塑料制备木塑复合材料的界面改性

物理方法

对木质纤维进行预处理常采用的物理方法主要为热处理、蒸汽爆破处理和放电处理等。热处理是一种很有应用潜力的提高WPC界面相容性的植物纤维处理方法。热处理指在缺氧环境(蒸汽、氮气、真空、导热油等)中180~240 ℃条件下对木质纤维进行可控热解处理。在此过程中,木纤维中热稳定性较低且吸湿性较高的半纤维素组分会出现部分降解,同时纤维素的非结晶区部分结晶化,木纤维表面的游离羟基数量下降、表面自由能减弱,这些变化均可提高木质纤维在聚合物基质中的粘合力。此外,热处理具有工艺和设备相对简单、不会产生有毒害的废弃物等优点,因此适用于工业生产。

利用废旧塑料制备木塑复合材料的界面改性

蒸汽爆破法是指在密封容器内,首先采用高温高压蒸气将木质纤维材料润胀,然后在很短的时间内泄压。处理后的木纤维材料中木质素质量分数、纤维长度与聚合度均会有所下降,而比表面积会有所增加,从而使界面粘接强度得到改善。

放电处理主要包括低温等离子处理、离子溅射法及电晕放电法。一方面,放电处理会刻蚀木质纤维的表面,增加其表面的粗糙程度,使得木质纤维与基体界面之间的结合性能提高;另一方面,放电处理可使纤维分子的表面能发生变化,提高极性纤维与非极性聚合物间的结合性,实现复合材料熔体黏度降低、力学特性提高的目的。

利用废旧塑料制备木塑复合材料的界面改性

化学方法

对木质纤维或聚合物基体进行化学预处理以提高其与塑料基体相容性,最常采用的改性方法为碱化处理、偶联剂预处理、接枝改性等方法。

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