Влияние армирования на механические свойства шпонированных древесноволокнистых композитов с полипропиленом в сборе с хлорированным полипропиленом

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 14007 (2022) Цитировать эту статью

1166 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Композиты древесного волокна и полипропилена (WF/PP) являются экологически чистыми материалами с высокой стабильностью размеров и механическими свойствами. Однако применение композитов WF/PP ограничено непривлекательной текстурой поверхности. В данном исследовании композиты WF/PP были декорированы шпоном тополя с использованием хлорированного полипропилена (ХПП) в качестве клея-расплава, прочность сцепления составила более 1,18 МПа. Для анализа качества связующего слоя CPP были проведены испытания на прочность поверхностного соединения и сканирующая электронная микроскопия (SEM). Физические и механические свойства шпонированных плит WF/PP и необлицованных контрольных плит были исследованы для определения влияния армирования. Результат показывает, что после облицовки прочность на растяжение и модуль упругости всей композитной плиты увеличились более чем на 30% и 10%; прочность на изгиб и модуль упругости были увеличены более чем на 10% и 20%. Для определения ударопрочности композитов были проведены испытания на низкоскоростной удар. Более высокое содержание древесного волокна в композите WF/PP привело к более высокой прочности сцепления с поверхностью, что было очевидно на изображениях, полученных с помощью СЭМ. Отделка шпоном дерева повысила механическую прочность всей композитной плиты. Более плотная связь вдоль слоя CPP обеспечит дополнительное усиление механических свойств облицованного композита.

Композиционные материалы из древесного волокна и полипропилена (WF/PP) являются одним из нескольких древесно-пластиковых композитов (WPC). Композит WF/PP обладает высокими физико-механическими свойствами, даже если полипропилен внутри матрицы подвергается вторичной переработке1. Древесно-пластиковые композиты изготавливаются путем объединения сухого растительного материала (обычно дерева, бамбука, конопли и соломы) с полимерной матрицей с небольшим количеством дополнительных добавок, таких как улучшители сцепления, такие как полипропилен, связанный малеиновым ангидридом (MAPP), который связывается как с древесиной, так и с древесиной. волокна и ПП. Добавление таких добавок улучшает качество композитов WP/PP. Термопласты являются наиболее распространенным типом полимерной матрицы. Из термопластичных ДПК обычно изготавливают изделия путем экструзии, прессования и литья под давлением способами, которые существенно не отличаются от методов формования изделий из ненаполненных термопластов2,3. Для изготовления ДПК можно использовать множество различных термопластов, включая переработанные пластмассы4,5,6.

Основным преимуществом термопластичных ДПК является то, что для их изготовления обычно не требуются клеи, смолы или другие летучие химические реагенты. Термопластичные ДПК являются сравнительно нетоксичным и экологически чистым материалом7. Древесно-пластиковые композиты сочетают в себе многие лучшие характеристики пластика и дерева. Типичный ДПК будет иметь более высокие механические прочностные характеристики и лучшую стабильность размеров по сравнению с ненаполненным термопластом того же типа, который используется для матрицы. Кроме того, типичный ДПК будет обладать большей устойчивостью к влаге и гниению, чем растительный материал, добавляемый в термопласт. Древесно-пластиковые композиты гораздо легче обрабатывать и формовать, чем дерево8,9,10. В последние годы ДПК использовались во многих сферах, таких как наружные сооружения, обшивка автомобилей и облицовка наружных стен11,12,13,14,15. Однако современные методы обработки делают текстуру поверхности ДПК эстетически неудовлетворительной для любых целей, в которых ДПК будет подвергаться пристальному визуальному вниманию, например, для видимых внутренних поверхностей. Если поверхность ДПК надежно и долговечно приклеить к деревянному шпону, область применения значительно расширится. Многие новые изделия из ДПК, а также дорогостоящие изделия стали возможными благодаря шпонированию.

В процессе экструзии и горячего прессования тонкий слой ненаполненной пластиковой матрицы собирается на большинстве участков поверхности ДПК16,17. Эта поверхность сравнительно чистого пластика не исчезнет после охлаждения и формования. Эта пластиковая поверхность гладкая, без пор и плохо сцепляется с клеями комнатной температуры, которые используются в традиционных процессах облицовки18. Существенная проблема заключается в том, что большинство форм пластика химически инертны и чрезвычайно неполярны, что позволяет образовывать прочные связи с обычными клеями при комнатной температуре. Ни ковалентные, ни полярные (водородные) связи вряд ли образуются между пластиком и клеем, если не будут предприняты какие-либо меры для содействия этому типу связи.