聚丙烯酸酯木塑复合材料.pdf
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1、 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/第卷年第期月复合材料学报聚丙烯酸醋木塑复合材料任重远李邦西安交通大学化工系,乃摘要本文研究了丙烯酸类单体浸渗木塑复合材料的制备工艺和性 能,对影响浸渗率和单体转化率的因素进行了探讨,并对其塑化改性的作用进行了分析。实验结果表明,聚丙烯酸醋木塑复合材料具有优良的力学性能和抗湿、耐磨等性能。关键词木塑复合材料,聚丙烯酸酷,单体浸渗前言木塑复 合 材料。,简 称是一种 具 有 优良性能 的新型材料卜。它是用聚合物单体或低分子量
2、的聚合物预聚体在抽真空和加压条件下浸渍木材后聚合而成。聚合的方法有辐射聚合和热聚合两种。从木材的结构看,它除 由纤维素组成的骨架及在骨架中心的半纤维素以外,剩余部分为空隙。木材的塑化改性就是降低其空隙率,从而提高木材 的性能。木塑复合材料与天然木材相比,具有尺寸稳定性好,不 易变形,力学强度 冲击强度、弯曲强度、抗压强度和硬度等高,耐磨,吸湿性小等优点,因而广泛地用于拼花地板、家俱楼梯踏板、铁道枕木、工艺品等方面。作 为一种复 合材料,国外已有大规模生 产,。近 年 来 我国也已有 这 方 面的研 究报道,。本文以甲基丙烯酸甲醋为单体,以陕南山中的桦木和波氏杨等软杂木为基材,对其进行了研究,并
3、取得了满意的结果。实验部分药品和木材甲基丙烯酸甲酷,上海试剂厂生产 偶氮二异丁睛,西安化学试剂厂生产。木材为陕南山中出产的桦木、波氏杨和青 岗木。工艺过程将干燥后的木材置于浸渗罐内,抽真空,达设定的真空度后注入浸渗液 含有引发剂的丙烯酸酷,关闭系统,维持一定时间后,恢复常压,再加压并保持压力一定时后,恢复常压,取出样品。其浸渗率可按下式计算浸渗率木材浸渗后 的重量一木材浸渗前的重量木材浸渗前重量,本文年月日收到 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/匕夏台材料
4、字报第卷将浸渗后 的包裹样品包裹 的目的是防止热聚合过程中单体逸 出放入烘箱 中进行热 聚合,严格控制升温速度、聚合温度和时间。聚合后冷至室温,计算其单体的转化率和样品中树脂的百分含量单体转化率聚合后样 品重一浸渗前木材重木材浸后重一木材浸渗前重聚合后样品重一浸渗前木材重树脂含量浸渗前木材重性能测试抗压强度按一一试验标准在液压式万能材料试验机上测试。硬度参照一一木材硬度试验标准进行测试。耐磨性尺寸为义的试样在士条件下测试其耐磨性。吸水性参考一一木材吸水性和湿胀性测试方法进行。耐酸碱性将尺寸为又试 样 在 室 温下分 别浸于,溶液中经昼夜,取 出烘干后,测其失重。微观结构形貌在一型扫描电镜上观察
5、。结果和讨论浸渗率浸渗是将浸渗液渗透至木材内部,液体在其毛细管 间扩散 的过程。因之,浸渗率的大小和浸渗速度,首先决定于木材的组织结构和浸渗液的粘度或分子量,其次还受浸渗时间、压力等因素的影响。木材结构对浸渗率的影 响主要是其疏密性的影 响,在软杂木中波氏杨比较疏松,桦木则较为致密。因之,在其它条件相同时,波氏杨的浸渗率大于桦木 的浸渗率,图的两条 曲线正说明了这一点。显然,单体浸渗液 的粘度远小于其聚合物的粘度,因而单体易于浸渗,这也是我们采用卑体进行浸渗的优越之处。图为浸渗率与压力之间的关系 曲线。外压存在时,木材 孔 隙 中浸渗液 的流动 可以用的压力流动模型来描述。若毛 细管半径为,长
6、度为,毛细管长度 上 的压强降为。,则液体在毛细管中的流速为肺咯乙甲毛细管中流过的量,在理想的条件下,为等人曾证明,在木材中液体的流动速度会慢慢减小,即与时间有关。考虑到这一因素,他们最后导出一一 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/第期任重远等聚丙烯酸醋木塑复合材料式中、分别为月了了,二夕乙。一命协,式说明进入木材内部液体的量与所加的压力成正比,这与图的实验结果,即浸渗率与压力呈直线关系是一致的。波氏杨、了真空度龙压力丁 卜,刘次瓣规空丫僻艘晓压力、时间图
7、浸渗率与压力之间的关系图浸渗率与抽真空时间的关系真空处理也是提高浸渗率的有效途径之一。当将木材 内的空气抽出后,毛细管 内形成负压,即一乙,浸渗液就会很容易地占据空隙,从而提高了浸渗率。图是在一定真空度下,抽真空时间与浸渗率的关系曲线 其基材为青 岗木。聚合甲基丙烯酸甲醋在引发剂作用下发生自由基反应而聚合。根据聚合动力学原理,聚合速率与单体浓度、引发剂的引发效率和浓度、反应温度等有关,而木材的处理效果,则 主要决定于单体的转化率。下面着重讨论 影响单体转化率的因素。本实验以偶氮二异丁睛为引发剂,其浓度与甲基丙烯酸甲醋单体的转 化率的关系如图所示。由图可知,转化率随 引发剂浓度的变化呈抛物线上升
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