PP_木粉复合材料的蠕变特性研究_陆晓中.docVIP

 PAGE 8  PAGE 9 PP/木粉复合材料的蠕变特性研究 陆晓中，方庆海，陆庆章，程福强，孙晓民* （北京石油化工学院 材料科学与工程系，北京102617） 摘要：本文研究了木粉含量和木粉类型对PP/木粉复合材料物理机械性能和蠕变特性的影响规律。结果表明：当木粉含量增大时，PP木塑复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度等性能指标明显下降，而其弯曲模量、热变形温度则有所提高。添加木粉后，材料的蠕变特性得到明显改善；且当许用弯曲极限（即规定蠕变极限）较小时（如为制品厚度的1.5倍），材料中木粉含量为50%wt时，其耐弯曲蠕变特性最佳。采用的木粉类型不同时，PP木塑复合材料的性能有较大差异，采用松木粉和水曲柳木粉制备的PP木塑复合材料的综合性能最好，而采用黄麻纤维制备的PP木塑复合材料的冲击韧性最好。 关键词：聚丙烯，木塑复合材料，物理机械性能，蠕变特性 前言 木塑复合材料（WPC）是一类新型的环保复合材料，近年来已得到了世界各国广泛的重视[1~5]，但目前木塑复合材料也通常存在着冲击强度低、耐蠕变性差等性能缺陷[6~8]，这对该类材料作为结构性材料使用时可能造成某些潜在的安全隐患。 蠕变是指在恒温、恒应力作用下，材料形变随时间推移而逐渐发展的现象。结构件往往会因蠕变而提前失稳。研究蠕变不仅可以揭示聚合物的粘弹性机理，还能预测材料使用中的稳定性及长期承载能力。本文旨在研究各种配方因素、加工工艺因素等对木塑复合材料蠕变特性的影响规律，以期对提高该类材料的性能、拓展其应用领域等提供参考依据。 实验部分 试验药品 表1 试验药品 序号配料名称型号规格生产厂家1聚丙烯K1003北京燕山石化公司2松木粉80目自制3稻糠粉80目自制4水曲柳木粉80目自制5竹粉80目自制6黄麻纤维自制7其它抗氧剂等市售试样制备 采用常州苏研公司生产的S（X）M -1L-KA型密炼机，将物料按试验配方准确计量后加入密炼室，于180℃下密炼10min左右，待物料充分塑化并混合均匀后，直接压制成4mm厚的板材，再裁切成标准试样用于材料性能测试。 性能测试 试样状态调节 参照标准：GB/T2918-1998。采用东莞市科迪仪器有限公司生产的KD-3P-50A型恒温恒湿试验箱。将试样在23℃、相对湿度50%下（标准环境代号：23/50）放置至少24小时后，再进行试样尺寸和其他性能的测定。 密度 参照标准：GB1033-1986。将洁净干燥的50ml密度瓶放在23℃恒温恒湿箱中保温至少1小时，称取其重量计为W1；将密实无气泡的模压试样剪成适当大小后（可顺利放入密度瓶并取出），称取其重量计为W2；将试样表面用新鲜蒸馏水充分润时后加入密度瓶，再用新鲜蒸馏水加满密度瓶，插上溢流毛细管，用柔软的卫生纸将密度瓶表面的水吸干，称取其重量计为W3。则试样的密度为： 式中：ρ0为蒸馏水在23℃时的密度。 熔体流动速率 参照标准：GB/T3682-2000。采用承德市金建检测仪器有限公司生产的XNR-400型熔体流动速率仪。测试条件：温度 200℃，负荷 2160g，预热 4min，切料间隔时间 30s。 拉伸性能 参照标准：GB/T1040-1992。采用深圳市瑞格尔仪器(制造)有限公司生产的REGER-300型微机控制电子万能材料试验机。测试条件：试样尺寸（长度×宽度×厚度）150×10×4mm，量程 0~5000N，标距 50mm，大变形传感器，试验速度 20mm/min。 弯曲性能 参照标准：GB/T9341-2000。采用深圳市瑞格尔仪器(制造)有限公司生产的REGER-300型微机控制电子万能材料试验机。测试条件：试样尺寸（长度×宽度×厚度）80×10×4mm，量程 0~5000N，跨度 64mm，绝对位移传感器，试验速度 2mm/min。 冲击性能 参照标准：GB/T1043-1993。采用承德市金建检测仪器有限公司生产的XJJ-5简支梁冲击试验机。测试条件：试样尺寸（长度×宽度×厚度）80×10×4mm，A型铣缺口（缺口深度1mm），测试量程 0~1J，测试温度 23℃及-20℃。 热变形温度 参照标准：GB/T1634.2-2004。采用承德市金建检测仪器有限公司生产的XRW-300B型热变形、维卡软化点测定仪。试样尺寸（长度×宽度×高度）120×4×10mm，弯曲应力 0.45MPa，升温速度 12℃/6min。 蠕变特性 采用深圳市瑞格尔仪器(制造)有限公司生产的REGER-300型微机控制电子万能材料试验机。测试条件：试样尺寸（长度×宽度×厚度）80×10×4mm，量程 0~5000N，跨度 64mm，绝对位移传感器，控制模式：保载，弯曲载荷：按试样弯曲强度的75%设