木塑复合材料增韧性能的研究开题报告

1. 研究目的与意义

木塑复合材料(wood-polymer composite，缩写为wpc)在美国材料试验协会标准（astm）中给出的定义是：一种主要由木材或者纤维素为基础材料与塑料（也可以是多种塑料）制成的复合材料。

木塑复合材料的原料包括：

（1）聚合物

2. 国内外研究现状分析

木粉和高聚物属于不同相，切差异比较悬殊，因此界面基和强度比较低，很难满足冲击性能要求，虽然通过相容剂使二者结合，但是力学性能和物理机械性能改善程度还不够理想。因此就需要向复合材料加入能够增加韧性的物质，这种物质需要较好的韧性，在复合材料中，能够加重剪切带和银纹的大量阻止裂纹生长，吸收冲击能量，冲击性能得到改善。出现其中应用于包装，承重以及承压等领域可以代替木材或纯塑料制品使用，在建筑，装饰和汽车领域有发展优势。

再复合材料体系中，聚合物机制本身是否具有韧性，对于复合材料的整体韧性来说，是十分重要的，通常采用的比较有有效的增韧方式是在聚合物基质中添加热塑性弹性体。这种弹性体的微相尺寸和分散性对于复合材料的韧性也有很大影响。crevecoeur通过将乙丙橡胶（epdm）与聚苯乙烯（ps)共混提高聚苯乙烯的韧性，添加苯乙烯-乙烯-丙烯嵌段共聚物（sep）作为相容剂，添加有机过氧化物作为引发剂，研究了引发剂添加位置和引发剂的用量对复合材料冲击性能的影响。

欧阳晓东等研究了回收泡沫的增韧技术，用线性sbs,充油sbs及sbs/caco3复合增韧对回收泡沫ps效应，sbs与ps属于部分相容体系。sbs中的st嵌断微区与pd段的化学结合保证了该部分相容共混体物的两相界面足够的相互作用力，使共混物在加工和使用的过程中不发生分离。在sbs的添加量在40%左右时，冲击韧性达到最高点，与高抗冲击聚苯乙烯（hips）相当。但是这种橡胶用量比较大，而用sbs/caco3符合增韧，只用12%的sbs橡胶就能达到同样的效果。而且不会导致刚性和强度下降很多，可代替hips，具有显著的经济价值。王炼石等发现，分散粒径为0.7-1.1μm的sbr-g-s相，能对ps起到明显的增韧效果。

3. 研究的基本内容与计划

首先对木塑复合材料的制备方法进行探索，找出最佳的配方组成和工艺路线。然后利用双螺杆挤出机，双辊炼塑机等设备对木粉和塑料以及增韧剂（tpr或peo等）进行共混改性。接着利用注塑机或挤出机对木塑复合材料进行成型加工。接下来研究木塑复合材料的增韧改性的配方组成或工艺改进。利用万能试验机，磨耗试验机，冲击和强度试验机等设备，对木塑复合材料进行性能测试。具体计划如下：

（1）第1周：查阅资料，完成文献综述和开题报告。

（2）第2-3周：准备实验原料和仪器。

4. 研究创新点

由于废木材与植物纤维以前都是焚烧处理，产生的气体对地球有温室效应，因此木材加工厂也在努力寻求将其转化为高附加值新产品的有效方法。在这种情况下，木塑复合材料应运而生。

使用木粉和塑料共混最大的问题就是制成的复合材料就有较差的冲击强度和拉伸强度，这是由于疏水性的聚合物和亲水性的木粉之间存在较弱的界面结合力而造成的。因此提高木粉的力学强度，尤其是冲击强度对于扩大木塑复合材料的适用范围具有极其重要的作用。满足环保要求的木塑复合材料的研究与应用，有利于缓解世界性的资源问题和生态问题。是一项有意义而富有创新精神的研究。