生物質(zhì)纖維定向制備及其幾何形態(tài)對(duì)木塑復(fù)合材力學(xué)性能的影響.pdf

1、木塑復(fù)合材料（Wood-plastic Composites簡(jiǎn)稱WPC）作為一種新型的綠色環(huán)保材料，具有優(yōu)異的性能，是木材的理想代用品。高質(zhì)量的生物質(zhì)纖維，不僅使WPC具有較好的力學(xué)性能，而且賦予WPC優(yōu)異的外觀性。我國(guó)生物質(zhì)資源極其豐富，如何充分高效的利用生物質(zhì)資源，是眾多專家學(xué)者研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。本研究重點(diǎn)圍繞WPC用的木纖維定向制備展開(kāi)系統(tǒng)、深入的研究，主要探討了生物質(zhì)微細(xì)纖維定向制備裝備——木纖維粉碎機(jī)的工作原理及其加工方式，

2、并根據(jù)原料的性能特點(diǎn)，就生物質(zhì)微細(xì)纖維的定向制備工藝進(jìn)行了系統(tǒng)研究，考察了不同含水率（分別約為10％、20％、30％、40％和50％）、不同樹(shù)種（楊木和松木）和不同形態(tài)（單板和木片）的原料對(duì)制備的木纖維質(zhì)量的影響及以其為增強(qiáng)材料的WPC力學(xué)性能，旨在建立生物質(zhì)原料的初含水率、樹(shù)種和形態(tài)與纖維形態(tài)、幾何尺寸等之間的相關(guān)關(guān)系，以期構(gòu)建先進(jìn)的生物質(zhì)微細(xì)纖維定向制備技術(shù)體系，為生物質(zhì)資源的大規(guī)模高效利用技術(shù)、以及WPC及其下游產(chǎn)品的整個(gè)產(chǎn)業(yè)提供

3、技術(shù)支撐和原料保障。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)項(xiàng)目組針對(duì)現(xiàn)有木粉機(jī)的加工原理和產(chǎn)品性能，經(jīng)過(guò)充分論證、最終采用了揉搓碾軋式的加工原理，并通過(guò)對(duì)其合理的改進(jìn)、設(shè)計(jì)制造了木纖維粉碎機(jī)，主要包括粉碎主機(jī)、風(fēng)機(jī)、螺旋分離器、卸料器、篩選機(jī)、除塵器、控制柜等部件，其性能優(yōu)異、配置合理。該粉碎裝備加工的木纖維在幾何形態(tài)等方面可以滿足高質(zhì)量WPC用木纖維的要求。
　　(2)通過(guò)對(duì)不同原料制備的木纖維進(jìn)行分析表明，隨著楊木單板初含水率的

4、增加，不同目數(shù)木纖維的幾何尺寸（包括長(zhǎng)度及直徑）都明顯變?cè)龃?，粉體狀纖維所占比例逐漸減小，當(dāng)初含水率為50％時(shí)，粉體狀纖維所占比例達(dá)到最低、可忽略不計(jì);不同形態(tài)的原料對(duì)制備的木纖維質(zhì)量略有影響，松木單板粉碎制備出的纖維長(zhǎng)度和直徑比松木木片制備的纖維稍大。
　　(3)考察了木纖維直徑對(duì)木纖維/聚丙烯復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，結(jié)果顯示，隨著木纖維直徑的增加，WPC拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、彎曲性能、彎曲模量及沖擊強(qiáng)度均呈現(xiàn)增加后減少的趨勢(shì)，

5、其中拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率在0.29mm時(shí)出現(xiàn)最大值，彎曲性能、彎曲模量及沖擊強(qiáng)度均在0.21mm時(shí)出現(xiàn)最大值。WPC的密度會(huì)呈現(xiàn)隨木纖維直徑增大略有下降，降幅為4.27％。當(dāng)木纖維直徑為0.21mm＜d≤0.29mm（60目＜h≤80目）、長(zhǎng)徑比為5～8時(shí)可賦予WPC較好的力學(xué)性能。
　　(4)通過(guò)研究不同原料制備的木纖維對(duì)WPC力學(xué)性能的影響，結(jié)果表明，以木纖維為增強(qiáng)材料的WPC，沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度以及彎曲強(qiáng)度隨著楊木單板初含水