利用玻璃纤维增强热固性树脂废渣和玉米秸秆制备木塑复合材料

张国华，滕朝阳

(1.山东省城镇劳动就业训练中心，山东 济南 250002；2.山东翔宇航空技术服务有限责任公司，山东 济南 250002)



利用玻璃纤维增强热固性树脂废渣和玉米秸秆制备木塑复合材料

张国华1，滕朝阳2

(1.山东省城镇劳动就业训练中心，山东 济南 250002；2.山东翔宇航空技术服务有限责任公司，山东 济南 250002)

本论文利用玉米秸秆纤维和玻璃纤维增强热固性树脂废渣制备WPC。综合利用玉米秸秆纤维和玻璃纤维增强热固性树脂废渣两者的特性，研究了二者协同增强作用对WPC力学性能的影响。当FRP废渣含量为 40 份时,WPC拉伸强度为22.5MPa，与未添加废渣的WPC相比，增幅达到16%，扫描电镜纤维分析得出，玻璃纤维均匀的分散在树脂基体中，形成牢固的结合面。

玻璃纤维；热固性树脂废渣；玉米秸秆；制备木塑；复合材料

1　引言

木塑复合材料(WPC)是通过挤出、注塑或模压工艺将木纤维、热塑性树脂和填料复合而成的一种新型复合材料。最近几年，WPC由于密度小、硬度高、强度大、成本低，被广泛的应用到建筑装饰材料领域。

木纤维通常作为WPC的增强纤维，由于森林资源的不断减少，和木纤维的需求量越来越大，木纤维面临着资源短缺问题。每年世界上产生大量的农林废弃物，农林废弃物可作为植物纤维替代木纤维[1,2]。大量学者对农林废弃物作为可替代纤维做了大量研究，分别将椰子壳纤维、剑麻纤维、玉米秸秆、水稻秸秆、小麦秸秆添加到热塑性树脂中。玉米秸秆作为农林废弃物的一种，强度大，可获得性好，可作为一种木纤维的替代纤维。

玻璃纤维增强热固性树脂，是一种难以回收利用的材料，分子链交联，不能重熔。每年产生大量的玻璃纤维增强热固性树脂废渣，带来了严重的环境污染问题，但玻璃纤维增强热固性树脂废渣强度高，耐磨性强，吸水率低。Correiat al.[3]发现复合材料引入少量玻璃纤维增强热固性树脂废渣后强度得到较大的提高，大量添加后力学性能反而降低。Ribeiro MCS[4]研究表明，混凝土复合材料添加少量玻璃纤维增强热固性树脂废渣后，抗弯强度与抗折强度分别提高了11%和17%。

2　实验

2.1材料

PVC(S-700)购买于齐鲁石化公司，山东济南。NaOH，分析纯，购买于阿拉丁有限责任公司，济南。玉米秸秆来自济南农村。璃纤维增强热固性树脂废渣来自德州日新有限公司。

先将玉米秸秆烘干，将玉米秸秆剥去内穰，留外壳烘干粉碎，用80目标准筛筛分，将过筛后的秸秆粉浸泡在5%浓度的氢氧化钠溶液中，浸泡48小时，后用清水洗至中性，95℃烘干。

玻璃纤维增强热固性树脂废渣通过机械粉碎法制得，80目标准筛筛分。

2.2样品制备

将所有物料烘干，均匀混合，按照不同份数分组。混合物料在高速捏合机中90℃下均匀混合10分钟。混合后的样品放入热压机的模具中，8MPa压力下模压20分钟，缓慢冷却至室温，取出板材。

3　结果与讨论

图1为玻璃纤维废渣的红外光谱图。3,445 cm-1,2,926 cm-1,1,718 cm-1,1,167 cm-1,and 800 cm-1峰值，分别为 -OH,CH2，-C-O,-C=O,-Si-O键伸缩振动峰，与不饱和树脂和玻璃纤维的红外图相吻合，结果表明，废渣中的树脂为不饱和树脂，纤维是玻璃纤维。

图1　废渣红外光谱图

玉米秸秆纤维经氢氧化钠处理后，表面变得粗糙，有明显的沟痕，因为氢氧化钠破坏了纤维表面的化学键，并且果胶脱落，半纤维素断裂分解。疏松的结构更容易附着树脂基体，纤维表面的粗糙度增加了纤维与树脂基体的界面结合性。

如图 2所示，FRP废渣用量对WPC拉伸性能具有显著的影响。WPC的拉伸强度随着FRP废渣含量的增大逐渐增加，当FRP废渣含量为 40 份时,WPC拉伸强度为22.5MPa，增幅达到16%，FRP废渣份数在 20 份以上时，WPC拉伸强度增幅较为明显；FRP废渣增强WPC的原理：与PVC树脂相比，玻璃纤维承受拉伸应力的能力较强。玻璃纤维与玉米秸秆纤维均匀地分散于PVC树脂基体中，玻璃纤维与玉米秸秆纤维承受大部分的拉伸应力，玻璃纤维均匀的将载荷分散，WPC的拉伸性能明显改善。

FRP废渣含量/份

4　结论

本论文以PVC树脂作为基体，将玻璃纤维增强不饱和树脂废渣作为功能填料，制备PVC基WPC。当FRP废渣含量为 40 份时,WPC拉伸强度为22.5MPa，增幅达到16%。通过扫面电镜显微分析得出，玻璃纤维均匀分散在树脂基体中，树脂承受拉应力时，玻璃纤维传递载荷，分散作用力。WPC的制备为玻璃纤维增强不饱和树脂废渣和玉米秸秆的回收利用增添了新途径。

[1]H.Pirayesh and A.Khazaeian,Compos.Part B.,43,1475(2011).

[2]M.Akgul,Compos.Part B.,45,925 (2013).

张国华(1695.05-),男，汉族，河南人，本科，工程师，毕业于省委党校，就职于山东省城镇劳动就业训练中心。

S512.1

A

1671-1602(2016)18-0023-01