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植物纤维/PE塑木复合材料耐海水腐蚀性能
来源: 作者: 发布日期:2018-12-19 阅读次数:483 评论数:0 收藏 打印 
塑木复合材料是由植物纤维和热塑性塑料制备,因其兼具木材和塑料的优点,易于成型,尺寸稳定,故被广泛用于铺板、栈道、护栏和屋面等户外建筑领域。各种户外环境,如光照、温湿、冻融和菌蚀等均会影响塑木复合材料服役性能,塑木复合材料在上述使用环境下的服役性能也多被考察。相关研究表明,水环境是决定塑木复合材料耐用与否的关键,但塑木复合材料服役性能的考察尚较少考虑海水腐蚀的影响。有科研人员考察了模拟海水和酸雨交替腐蚀下高粱秸秆/聚氯乙烯(PVC)复合材料的缓蚀及磨损行为。研究表明,酸雨温度和pH值,以及海水温度和盐度均可显著劣化高粱秸秆/PVC复合材料的耐磨性,同时,减少纤维同模拟海水和酸雨的接触是强化高粱秸秆/PVC复合材料服役性能的关键。



据介绍,模拟海水腐蚀前,四种 HDPE 基塑木复合材料两相结合质量最佳的是桉木/HDPE 复合材料,最差的是杨木/HDPE 复合材料,竹粉和稻壳/HDPE 复合材料介于两者之间。桉木/HDPE 复合材料拉伸断面处无明显裂隙和孔洞缺陷,桉木纤维和 HDPE 基体两相界面模糊,部分桉木纤维表面存在些许丝状物。杨木/HDPE 复合材料拉伸断面处杨木纤维呈团聚状裸露在外,有杨木纤维从 HDPE 基体中拔出形成的孔洞缺陷。竹粉和稻壳/HDPE 复合材料拉伸断面处均存在细小裂隙。

四种植物纤维/HDPE 复合材料力学性能。模拟海水腐蚀导致四种 HDPE 基塑木复合材料力学性能下降,且腐蚀时间越长,力学性能降幅越大,原因是模拟海水对四种 HDPE 基塑木复合材料均产生内部腐蚀破坏,形成的裂隙和孔洞缺陷除可限制基体对纤维的应力传递,更易积聚应力,触发应力破坏。此外,模拟海水对植物纤维的纤维素网络起“增塑剂”作用,这导致了纤维素分子的更自由移动,破坏了纤维素结构的抗变形能力。模拟海水腐蚀时间越长,裂隙和孔洞缺陷越多,两相结合质量和纤维刚性越差,力学性能下降越明显。

另外,随着模拟海水腐蚀时间增加,四种HDPE 基塑木复合材料 ΔE*值均呈上升趋势,原因是纤维所含水溶性色素的随水溶出难度取决于基体对纤维的包覆程度,而模拟海水腐蚀时间越长,则基体对纤维的包覆缺陷(裂隙和孔洞)越多,水分也就越易接触更多纤维并溶出更多水溶性色素,秸秆纤维/PVC 复合材料在模拟酸雨腐蚀下的磨损行为时得出相似结论。

(1)四种植物纤维/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料模拟海水腐蚀下的两相结合质量均发生劣化,纤维暴露加重,裂隙和孔洞缺陷增多,模拟海水腐蚀前后两相结合质量最佳的是桉木/HDPE 复合材料,最差的是杨木/HDPE 复合材料。

(2)模拟海水腐蚀导致四种植物纤维/HDPE 复合材料力学性能下降,且腐蚀时间越长,力学降低幅度越大,模拟海水腐蚀前后力学性能最佳的是桉木/HDPE 复合材料,最差的是杨木/HDPE 复合材料。

(3)模拟海水腐蚀导致四种植物纤维/HDPE 复合材料发生表观褪色,桉木、杨木和稻壳/HDPE复合材料向白、黄、绿三色转变,竹粉/HDPE 复合材料向白、蓝、绿三色转变,模拟海水腐蚀后色差变化最低的是桉木/HDPE 复合材料,最高的是杨木/HDPE 复合材料。
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