马来酸酐接枝PP／PE共混物及其木塑复合材料

第４６卷第１期　林　业　科　学　Ｖ０１．４６．Ｎｏ．１　２　０　１　０年１月　ＳＣＩＥＮＴＩＡ　ＳＩＬＶＡＥ　ＳＩＮＩＣＡＥ　Ｊａｎ．，２　０　１　０　马来酸酐接枝ＰＰ／ＰＥ共混物及其木塑复合材料　高　华　王清文　王海刚　宋永明　（东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室哈尔滨１５００４０）　摘要：　通过聚丙烯（ＰＰ）与聚乙烯（ＰＥ）机械混合来模拟废旧塑料混合物，利用马来酸酐（ＭＡＨ）对ＰＰ／ＰＥ混合　物进行接枝改性，然后以接枝共混物作为基体与木纤维复合制备木塑复合材料。通过对比接枝前后的红外光谱　图，证明ＭＡＨ已成功接枝在ＰＰ／ＰＥ共混物上。力学测试结果显示：基体经过接枝改性后，复合材料的弯曲强度和　无缺口冲击强度均大幅度升高，当ＭＡＨ用量为１％时，弯曲强度提高了５０．４％，无缺口冲击强度提高了９０．８％，而　以废旧塑料为原料制备的复合材料的弯曲强度和无缺口冲击强度分别提高４０．２％和５３．４％。微观相形态分析表　明：通过接枝改性不仅改善了ＰＰ／ＰＥ共混体系的相容性，同时也显著改善了木纤维与ＰＰ／ＰＥ共混物之间的界面结　合状况，因而宏观上表现为力学性能提高。这表明，共混接枝改性方法可能是利用混合废旧塑料制备高性能木塑　复合材料的一条可行途径。　关键词：马来酸酐；接枝；ＰＰ／ＰＥ共混物；木纤维；木塑复合材料　中图分类号：ＴＱ３２１．５　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１—７４８８（２０１０）０１—０１０７—０５　Ｍａｌｅｉｃ　Ａｎｈｙｄｒｉｄｅ　Ｇｒａｆｔｅｄ　ＰＰ／ＰＥ　Ｂｌｅｎｄ　ａｎｄ　Ｔｈｅｉｒ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｗｉｔｈ　Ｗｏｏｄ　Ｆｉｂｅｒ　Ｇａｏ　Ｈｕａ　Ｗａｎｇ　Ｑｉｎｇｗｅｎ　Ｗａｎｇ　Ｈａｉｇａｎｇ　Ｓｏｎｇ　Ｙｏｎｇｍｉｎｇ　（Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆＢｉｏ—Ｂａｓｅｄ　Ｍａ￣ｄａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ　Ｆｏｒｅｓｔｙｒ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｈａｒｂｉｎ　１５００４０）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｗａｓｔｅ　ｐｌａｓｔｉｃ　ｍｉｘｔｕｒｅ　ｗａｓ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ｂｙ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ　ｍｉｘｉｎｇ　ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ（ＰＰ）ａｎｄ　ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ（ＰＥ），ｔｈｅ　ＰＰ／ＰＥ　ｍｉｘｔｕｒｅ　ｗａｓ　ｂｌｅｎｄｅｄ　ａｎｄ　ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ　ｇｒａｆｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ｍａｌｅｉｃ　ａｎｈｙｄｒｉｄｅ（ＭＡＨ）ｂｙ　ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｅｘｔｒｕｄｉｎｇ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｗｏｏｄ　ｐｌａｓｔｉｃ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｗａｓ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｇｒａｆｔｅｄ　ｂｌｅｎｄ，ｗｈｉｃｈ　ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ａｓ　ｍａｔｒｉｘ，ａｎｄ　ｗｏｏｄ　ｆｉｂｅｒ．Ｂｙ　ｃｏｍｐａｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｓｐｅｃｔｒｏｇｒａｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｇｒａｆｔｅｄ　ＰＰ／ＰＥ　ｂｌｅｎｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈａｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｕｎｍｏｄｉｉｆｅｄ　ｂｌｅｎｄ，ｉｔ　ｐｒｏｖｅｄ　ｔｈａｔ　ＭＡＨ　ｗａｓ　ｇｒａｆｔｅｄ　ｏｎｔｏ　ＰＰ／ＰＥ　ｂｌｅｎｄ．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｆｌｅｘｕｒａｌ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｕｎ—ｎｏｔｃｈｅｄ　ｉｍｐａｃｔ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｗｅｒｅ　ｂｏｔｈ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ　ｅｎｈａｎｃｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｂｌｅｎｄｉｎｇ—ｇｒａｆｔｉｎｇ　ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｌａｓｔｉｃ　ｍｉｘｔｕｒｅ．　Ｗｈｅｎ　ＭＡＨ　ｄｏｓａｇｅ　ｗａｓ　１％．ｔｈｅ　ｆｌｅｘｕｒａｌ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　５０．４％ａｎｄ　ｔｈｅ　Ｈａ—ｎｏｔｃｈｅｄ　ｉｍｐａｃｔ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　９０．８％．ａｎｄ　ｔｈｅ　ｆｌｅｘｕｒａｌ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｕｎ—ｎｏｔｃｈｅｄ　ｉｍｐａｃｔ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｆｒｏｍ　ｗａｓｔｅ　ｐｌａｓｔｉｃ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　４０．２％ａｎｄ　５３．４％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏ－ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｗｉｔｈ　ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ＰＰ　ａｎｄ　ＰＥ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｂｌｅｎｄ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗａｓ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｒａｃｉａｌ　ａｄｈｅｓｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｗｏｏｄ　ｆｉｂｅｒ　ａｎｄ　ＰＰ／ＰＥ　ｂｌｅｎｄ　ｗａｓ　ａｌｓｏ　ｅｎｈａｎｃｅｄ，ｔｈｕｓ　ｉｔ　ｅｘｈｉｂｉｔｅｄ　ｔｈｅ　ｅｌｅｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ．Ｔｈｉｓ　ｂｌｅｎｄｉｎｇ—ｇｒａｆｔｉｎｇ　ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｃａｎ　ｂｅ　ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ　ａｓ　ａ　ｆｅａｓｉｂｌｅ　ａｐｐｒｏａｃｈ　ｔｏ　ｅｘｐａｎｄ　ｔｈｅ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｍｉｘｉｎｇ　ｗａｓｔｅ　ｐｌａｓｔｉｃｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｗｏｏｄ　ｐｌａｓｔｉｃ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　ｍａｌｅｉｃ　ａｎｈｙｄｒｉｄｅ（ＭＡＨ）；ｇｒａｆｔｉｎｇ；ＰＰ／ＰＥ　ｂｌｅｎｄ；ｗｏｏｄ　ｆｉｂｅｒ；ｗｏｏｄ　ｐｌａｓｔｉｃ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　利用废旧塑料与木质纤维材料制造木塑复合材　影响了木塑复合材料产品的市场竞争力。然而直接　料是材料循环利用的有效方法之一，同时也降低了　利用混合废旧塑料制备木塑复合材料，可以减少塑　木塑复合材料的原料成本，已成为当今木塑复合材　料分类带来的麻烦。　料研究的热点（郭文静等，２００６；Ｃｌｅｍｏｎｓ，２００２；　为了实现利用混合废旧塑料制备高性能木塑复　Ｏｋａｍｏｔｏ，２００２）。但是大多数废旧塑料都是以多种　合材料，首先必须解决废旧塑料的再生改性问题，包　塑料的混合物形式存在的，塑料的分类是回收过程　括不同塑料组分之间的相容性差、不同塑料组分因　中所面临的难题之一，由此带来的成本增加问题也　熔融温度相差大而难以在适当的温度下共熔、因降　收稿日期：２００８—０６—０５。　基金项目：“８６３”项目（２００２ＡＡ２４５１４１）；国家农业科技成果转化资金项目（２００６ＧＢ２３６００４５０）。　王清文为通讯作者。　１０８　林业科学　４６卷　解而性能劣化的废旧塑料如何增强等问题。此外，　同向啮合双螺杆挤出机（南京橡塑机械厂）；ＲＧＴ一　在木纤维填充量较高（≥５０％）的情况下，非极性的　２０Ａ电子万能力学试验机（深圳ＲＥＧＥＲ仪器有限　塑料基体与极性的木纤维之间的相容性很差，氢键　公司）；ＸＪ．５０Ｇ组合式冲击试验机（河北承德力学试　的作用也导致木纤维之间的作用力增强，从而影响　验机有限公司）；Ｍａｇａｎａ—ＩＲ５６０Ｅ．Ｓ．Ｐ．傅里叶变换　木纤维在聚合物基体中的分散，所制得的木塑复合　红外光谱仪（美国尼高力公司）；ＱＵＡＮＴＡ２００型环　材料性能较差（Ｏｋｓｍａｎ　ｅｔ　ａ１．，１９９８；洪浩群等，　境扫描电子显微镜（美国ＦＥＩ公司）。　２００７）。因此，改善塑料基体与木纤维之间的界面　１．３接枝物的制备　相容性也是制备性能优异的木塑复合材料的关键。　本文采用反应挤出的方法，在双螺杆挤出机中　本研究的目的在于探索一种新的技术方法，改　进行熔融接枝反应（王清文等，２００８）。首先，按一　善混合塑料各组分之问、塑料与木纤维之间的相容　定配比分别精确称量ＭＡＨ和ＤＣＰ（１０：１），然后将　性，为混合废旧塑料的高效利用提供可行的途径。　其在研钵中研磨以便混合均匀。将ＭＡＨ，ＤＣＰ混合　通过聚丙稀（ＰＰ）与聚乙烯（ＰＥ）共混来模拟废旧塑　物加入到ＰＰ／ＰＥ（８０／２０）混合物中，通过搅拌使其　料混合物，利用马来酸酐（ＭＡＨ）对ＰＰ／ＰＥ混合物　均匀地分散，然后将混合物料加入双螺杆挤出机料　进行接枝改性，然后以接枝共混物作为基体与木纤　斗中，在ＤＣＰ引发下进行熔融接枝反应。ＰＰ／ＰＥ共　维复合制备木塑复合材料。采用同样的改性方法，　混接枝产物冷却后，粉碎备用。　也对混合废旧塑料进行了研究，以验证此方法的可　１．４木塑复合材料的制备　行性。利用红外光谱法对接枝产物进行表征，采用　１．４．１　木纤维预处理利用３０目的标准筛去除粗　扫描电子显微镜（ＳＥＭ）考察改性前后ＰＰ与ＰＥ之　大的木纤维，然后再用５０目的标准筛对木纤维进行　间、木纤维与ＰＰ／ＰＥ共混物之间的界面相容性，同　过筛处理，除去较短的木纤维，以保证木纤维的均匀　时通过力学试验分析塑料混合物ＭＡＨ接枝改性对　性。将筛选好的木纤维放入电热恒温干燥箱中干燥　木塑复合材料力学性能的影响。　４　ｈ，保证木纤维的终含水率在２％～３％。　１材料与方法　１．４．２物料混合将木纤维（６０份）、ＰＰ／ＰＥ共混　接枝物（４０份）和聚乙烯蜡（１份）按比例称好，放入　１．１　材料　ＳＨＲ—Ａ型高速混合机中进行混合，使各组分均匀　聚丙烯（ＰＰ），型号Ｔ３０Ｓ，中国石油大庆石化公　分散。　司生产；高密度聚乙烯（ＨＤＰＥ），型号２２ｏ０Ｊ，中国石　１．４．３挤出成型　采用两步法挤出成型工艺制备　油大庆石化公司生产；废旧塑料混合物（经ＦＴＩＲ分　木塑复合材料（王清文等，２００７）。先将混合好的物　析，其主要成分为ＰＰ和ＰＥ），市购；马来酸酐　料倒入喂料斗，通过喂料机连续而稳定地喂入双螺　（ＭＡＨ），分析纯，天津市博迪化工有限公司生产；过　杆挤出机的料筒，物料在螺杆的剪切、分散和挤压作　氧化二异丙苯（ＤＣＰ），分析纯，天津市博迪化工有限　用下完成塑化并挤出木塑粒料。将木塑粒料倒入单　公司生产；杨木纤维，由课题组木塑复合材料原料基　螺杆挤出机喂料筒中，进一步均化后经过挤出机机　地提供；聚乙烯蜡，市购。　头和模具成型而获得一定的形状，再经过冷却定型　１．２设备及仪器　得到复合材料板材。经过前期的探索性试验，挤出　ＤＨＧ一９１４０型电热恒温鼓风干燥箱（上海益恒　工艺参数按表１进行设定。　实验仪器有限公司）；４５　ｍｍ单螺杆挤出机和３０　ｍｍ　表１挤出工艺参数　Ｔａｂ．１　Ｅｘｔｒｕｄｉｎｇ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　１．５　测试方法　解，冷却后倒人大量丙酮中，滤液在丙酮中出现絮状　１．５．１　接枝产物的红外表征　称取５　ｇ左右接枝　沉淀，将沉淀真空抽滤，并用丙酮冲洗数遍，干燥后　产物，倒入１００　ｍＬ二甲苯中，加热回流，使其完全溶　即得到纯化的接枝产物。　第１期　高　华等：马来酸酐接枝ＰＰ／ＰＥ共混物及其木塑复合材料　取微量纯化的接枝产物粉末，与光谱纯ＫＢｒ粉　末混合研磨后，压制成透明薄片，进行傅里叶变换红　外光谱测定。扫描范围４００　ｃｍ　到４　０００　ｃｍ～，扫　描次数４０次・ｍｉｎ～。同时，对未接枝的ＰＰ／ＰＥ混　合物也进行了扫描作为参照。　１．５．２微观相形态观察将ＰＰ／ＰＥ共混接枝物及　其木塑复合材料试样分别放入液氮中进行充分冷　却，然后使其快速脆断，脆断表面经喷金处理后，利　用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）在加速电压为１５　ｋＶ下观　察其表面形态，并拍摄不同倍数的照片。　１．５．３　力学性能测试　木塑复合材料弯曲性能的　测试参照ＡＳＴＭ标准中塑料弯曲试验标准方法　（ＡＳＴＭ　Ｄ７９０—０３），跨距为６４　ｍｍ，加压速度为　２　ｍｍ・ｍｉｎ～；无缺口冲击强度测试，采用塑料测试　国家标准（ＧＢ／Ｔ　１０４３—１９９３）进行简支梁摆锤冲击　鋈８ａｇ趸∞＃≈　越　魁　试验，跨距为６０　ｍｍ，冲击速度为２．９　ｍ・ｓ～，摆锤　∞如鲫加∞如∞如∞ｍ　Ｏ　能量为２　Ｊ。每一组试件５个测样。　深入研究。　图１　ＰＰ／ＰＥ共混物的红外光谱　Ｆｉｇ．１　Ｔｈｅ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｓｐｅｃｔｒｏｇｒａｍ　ｏｆ　ＰＰ／ＰＥ　ｂｌｅｎｄ　３　５００　３　０００　２　５００　２　０００　ｌ　５００　波数Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒｓ／ｃｍ－　２．２接枝产物的微观相形态分析　对于共混体系来说，形态结构和界面性能是影　响其性能的重要因素。利用扫描电子显微镜　（ＳＥＭ）对共混物的断面进行观察分析，从而考察共　混物中两组分的相容情况，是一种最直观的材料分　析方法（高歌等，１９９９）。　从图２ａ可以看出，在未改性的ＰＰ／ＰＥ（８０／２０）　２结果与讨论　２．１　接枝产物的红外光谱表征　图１是接枝产物与未接枝ＰＰ／ＰＥ共混物的红　外光谱图。通过对比可以看出，接枝产物的ＦＴＩＲ　谱图上在１　７８７．７　ｅｍ　处出现振动吸收峰，这是酸　酐中羰基的特征吸收峰。由于接枝物已经被纯化，　确定不含游离的接枝单体，即样品中没有马来酸酐　单体的存在，所以观察到的１　７８７．７　ｃｍ　处的吸收　峰只可能是已接枝上的马来酸酐的特征吸收峰，故　可确认ＭＡＨ已成功接枝在ＰＰ／ＰＥ上了。　聚烯烃共混物的接枝反应极其复杂，产物的精　细结构鉴定十分困难，接枝产物中ＰＰ接枝产物与　ＰＥ接枝产物的比例、马来酸酐基团的分布规律等细　节问题可能对其性能有影响，因而需要进一步展开　混合物中，形成典型的连续相与分散相并存的“海　一岛”结构（舒文艺等，１９９２），ＰＥ以球状分散在连　续相ＰＰ中，粒径分布较宽，且表面光滑，两相之间　的界面也很清晰，断裂后留下许多空洞，说明ＰＥ与　ＰＰ之间粘着力差，体现了典型的不相容共混体系的　形态特征。经过接枝改性后，共混物的微观相形态　发生了明显的变化（图２ｂ）。从图中可以看出，共混　物中分散相（ＰＥ相）的粒径变小，粒径分布也变窄，　两相之间的界面已经变得很模糊，断裂后留下的空　洞变少，粘结程度明显增强。这说明通过接枝改性　改善了ＰＰ／ＰＥ共混体系的相容性。　ａ．未改性Ｕｎｍｏｄｉｉｆｅｄ　ｂ改性后Ｍｏｄｉｉｆｅｄ　图２　ＰＰ／ＰＥ共混物断面的ＳＥＭ照片（３　０００×）　Ｆｉｇ．２　ＳＥＭ　ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｒａｃｔｕｒｅｄ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｏｆ　ＰＰ／ＰＥ　ｂｌｅｎｄｓ（３　０００×）　ｌ１０　林业科学　４６卷　２．３木塑复合材料的力学性能　２．３．１　ＭＡＨ用量对弯曲性能的影响　如图３ａ所　湿，因而界面结合较差，木纤维没有起到增强作用。　而经过接枝改性的ＰＰ／ＰＥ共混物中引人了极性的　酸酐基团，与木纤维表面上的羟基发生酯化反应而　示，塑料基体经过改性后，复合材料的弯曲强度得到　了显著提高，并且在ＭＡＨ用量为１．０％时达到最大　然而，随着ＭＡＨ用量的继续增大，复合材料的弯曲　∞　加　∞　通过共价键连接，降低了纤维的表面能，并提高了木　∞　日　／ｑ　口２　一∞鲁×　值，与基体未改性的复合材料相比提高了５０．４％。　纤维在基体树脂中的分散性，因而能改善木纤维与　基体之间的界面结合（Ｂａｌａｓｕｒｉｙａ　ｅｔ　ａ１．，２００１）。然　而，随着ＭＡＨ用量的增多，基体中存在过多的极性　酸酐基团，致使大分子链的运动受到限制，基体的流　∞　强度又开始下降。　当木纤维与未改性的塑料直接复合时，由于两　者的相容性较差，木纤维在基体中不能很好地分散，　动性降低，因而不能很好地对木纤维进行润湿，导致　在成型加工过程中木纤维没有被塑料基体充分润　强度开始下降。　６　５　６　ｏ　辱　例　稍　｛嗄　鲁　斗甘　舯　是　４　５　４．０　０　０　５　１　０　１　５　ＭＡＨ，％　一　＿山．　、嗣　晷苗趸孽ⅡＩ　＋弯曲强度Ｆｌｅｘｕｒａｌ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　＋弯曲模量Ｆｌｅｘｕｒａｌ　ｍｏｄＩＩＩｌｌｓ　图３　不同ＭＡＨ用量的复合材料的弯曲性能与冲击强度　Ｆｉｇ．３　Ｔｈｅ　ｆｌｅｘｕｒａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ａｎｄ　ｉｍｐａｃｔ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ＭＡＨ　ｄｏｓａｇｅ　木塑复合材料弯曲模量的变化也表现出一定规　界面结合强度。材料在承受外力作用时，界面层能　律性，随着接枝过程中ＭＡＨ用量的增加，复合材料　将冲击能量平稳地从木纤维传递到基体树脂中，这　的弯曲模量开始呈下降趋势，之后又逐渐升高。根　样就很好地吸收了外界的能量，使材料的冲击强度　据混合法则，复合材料中的各组分对模量都存在着　提高（王海刚等，２００６）。然而，当ＭＡＨ用量相对　贡献，当ＭＡＨ用量较低时，由于降解使塑料的分子　过多时，多余的接枝聚烯烃自身将发生缠结，与木纤　质量降低，导致复合材料的模量下降。随着ＭＡＨ　维和基体之间的作用力相比，这种缠结作用很容易　用量升高，接枝逐渐处于优势，不仅塑料基体的模量　破坏。当受到外力作用时，将率先在微弱的结合处　升高，而且由于接枝到聚烯烃上的酸酐基团与木纤　发生断裂，造成复合材料的冲击强度下降。　维上的羟基以化学键结合，增强了木纤维与基体之　采用同样的方法对混合废旧塑料进行改性，制　间的界面结合，使复合材料获得了较高的刚性，因而　得的木纤维／废旧塑料复合材料的力学性能也得到　弯曲模量呈升高的趋势。　了较大的提高，同样在ＭＡＨ用量为１．０％时，弯曲　２．３．２　ＭＡＨ用量对冲击强度的影响　从图３ｂ可　强度和冲击强度都达到最大值，与基体未改性的复　以看出，复合材料冲击强度的变化趋势与弯曲强度　合材料相比，分别提高了４０．２％和５３．４％。　的变化趋势大致相同，同样在ＭＡＨ用量为１％时达　２．４木塑复合材料的微观相形态分析　到最大值，与塑料基体未改性的复合材料相比提高　对于木塑复合材料来说，木纤维与塑料基体之　了９０．８％。　间的界面结合是影响其性能的至关重要的因素之　对于基体未改性的复合材料，木纤维和基体树　一。通过ＳＥＭ观察，可以直观地分析界面结合情　脂之间仅靠微弱的物理作用结合，当材料受到外力　况，也可为判断木纤维与基体之间相容性是否得到　作用时，应力无法从木纤维传递到基体，会在这些微　改善提供依据（丁筠等，２００４；刘玉慧等，２００７）。　弱的界面结合处形成应力集中，从而导致材料在相　图４ａ为基体未经过改性的木塑复合材料的　对较小的外力作用下就发生断裂（Ｌｕ　ｅｔ　ａ１．，２００５）。　ＳＥＭ照片，材料的断面显示木纤维在聚烯烃共混物　基体经过改性后，在聚烯烃分子链上引入了极性酸　基体中分散不是很均匀，可以明显地观察到纤维拔　酐基团，它与木纤维中的羟基将以共价键或氢键结　出的迹象。从微观结构分析，复合材料中木纤维和　合，两者之间形成了一定厚度的界面层，进而提高了　基体之间的界面很明显，纤维相的“相畴”明显，两　第１期　高　华等：马来酸酐接枝ＰＰ／ＰＥ共混物及其木塑复合材料　１１１　相之间的结合不是很好，这与前面力学性能比较中　部分木纤维受力时发生断裂并且残留在基体中。这　基体未进行接枝改性的复合材料的强度较低的结果　说明木纤维与基体之间的界面结合增强，两相的相　是相符合的。而以接枝改性的ＰＰ／ＰＥ共混物作为　容性得到了有效改善，因而宏观表现为材料具有较　复合材料基体，复合材料中纤维相分散均匀性提高。　高的力学性能。　观察图４ｂ可以看出纤维被拔出的迹象明显减少，大　ａ基体未改性Ｍａｔｒｉｘ　ｕｎｍｏｄｉｉｆｅｄ　ｂ基体经过改性Ｍａｔｒｉｘ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　图４木塑复合材料断面的ＳＥＭ照片（２００×）　Ｆｉｇ．４　ＳＥＭ　ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｒａｃｔｕｒｅｄ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗｏｏｄ　ｐｌａｓｔｉｃ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ（２００×）　３　结论　展．塑料科技，３５（８）：１１８—１２３．　１）通过对比接枝前后的红外光谱图发现，接枝　刘玉慧，白鸿博，温安华，等．２００７．改性木纤维／ＰＶＣ复合材料界面　及性能的研究．当代化工，３６（４）：４３８—４４２．　产物在大约１　７８７．７　ｃｍ　处出现羰基的特征吸收　舒文艺，金日光．１９９２．ＰＶＣ／ＰＰ共混体系的亚微形态研究．高分子　峰，证明ＭＡＨ已成功接枝在ＰＰ／ＰＥ上；微观相形态　材料科学与工程，３（３）：５７—６Ｏ．　分析表明，接枝改性改善了ＰＰ／ＰＥ共混体系的相　王海刚，宋永明，王清文，等．２００６．针状木纤维一ＨＤＰＥ复合材料的　容性。　力学性能．林业科学，４２（１２）：１０８一Ｉ１３．　２）木塑复合材料的力学测试结果表明，基体经　王清文，王伟宏．２００７．木塑复合材料与制品．北京：化学工业出版　社．１６４—１６５．　过接枝改性后，复合材料的弯曲强度和无缺口冲击　王清文，高华，王海刚，等．２００８．用废旧塑料混合物制备的木塑　强度都有较大的提高，采用同样的方法对混合废旧　复合材料及其制备方法．发明专利申请公开说明书，申请号　塑料进行改性后，木纤维／废旧塑料复合材料的力学　２００７１０１４４９９２．５，公开日２００８年７月９日．　性能也得到较大提高；通过对复合材料的微观相形　Ｂａｌａｓｕｒｉｙａ　Ｐ　Ｗ，Ｙｅ　Ｌ，Ｍａｉ　Ｙ　Ｗ．２００１．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｗｏｏｄ　态分析可知，对基体进行接枝改性改善了木纤维和　ｌｆａｋｅ－ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ．Ｐａｒｔ　１：ｅ￣ｃｔｓ　ｏｆ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｎｄ　ｍａｔｒｉｘ　ｍｅｌｔ　ｆｌｏｗ　ｂｅｈａｖｉｏｒ．Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ：Ｐａｒｔ　Ａ，３２：６１９—６２９．　ＰＰ／ＰＥ共混物之间的界面结合。　Ｃｌｅｍｏｎｓ　Ｃ．２００２．Ｗｏｏｄ　ｐｌａｓｔｉｃ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｕｎｉｔｅｄ　Ｓｔａｔｅｓ——ｔｈｅ　上述结果表明，采用此种改性方法对混合废旧　ｉｎｔｅｒｆａｃｉｎｇ　ｏｆ　ｔｗｏ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ．Ｆｏｒｅｓｔ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　Ｊｏｕｒｎａｌ，５２（６）：１０２—　塑料进行改性，是混合废旧塑料高效利用、制备高性　１ｌ８．　能木塑复合材料的一种可行的途径。　Ｌｕ　Ｊ　Ｚ．Ｗｕ　Ｑ　Ｌ，Ｎｅｇｕｌｅｓｅｕ　Ｉ　Ｉ．２００５．Ｗｏｏｄ—ｆｉｂｅｒ／ｈｉｇｈ—ｄｅｎｓｉｔｙ・　ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ：ｃｏｕｐｌｉｎｇ　ａｇｅｎｔ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　参　考　文　献　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ．９６：９３一】０２．　Ｏｋａｍｏｔｏ　Ｔ．２００２．Ｗｏｏｄ／ｐｌａｓｔｉｃ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ．Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｐｒｏｍｏｔｉｎｇ　丁筠，薛平，武志怡，等．２００４．纤维表面处理对ＰＶＣ／木纤维复　Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｆｏｒｅｓｔ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ，　合材料性能的影响．工程塑料应用，３２（９）：２９—３１．　（４２）：１１２—１１５．　高歌，王静嫒，马荣堂，等．１９９９．ＰＰ／ＰＡＩＯＩＯ共混物的形态结构　Ｏｋｓｍａｎ　Ｋ，Ｃｌｅｍｏｎｓ　Ｃ．１９９８．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ａｎｄ　ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ　ｏｆ　及力学性能的研究．高分子材料科学与工程，ｌ５（１）：１１４　ｉｍｐａｃｔ　ｍｏｄｉｉｆｅｄ　ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ　ｗｏｏｄ　ｆｌｏｕｒ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｌ１７．　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，６７（９）：１５０３—１５１３．　郭文静，王正．２００６．ＬＬＤＰＥ／ＰＳ塑料合金及其与木纤维形成复合　材料的研究．林业科学，４２（３）：１０８—１１３．　洪浩群，何　慧，贾德民，等．２００７．木塑复合材料界面改性研究进　（责任编辑石红青）