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塑木复合材料耐老化耐候改性进展
来源: 作者: 发布日期:2019-01-09 阅读次数:736 评论数:0 收藏 打印 
WPC的老化和气候破坏主要表现为使用过程中湿度、光线和温度对其颜色、物理性能及力学性能等造成的影响。一般通过添加耐老化耐候改性剂、对WPC主要成分基质进行处理及添加填充剂等方法赋予WPC耐老化耐候功能。



添加耐老化耐候改性剂
因其具有操作简单、容易实现等优点,添加耐老化耐候改性剂成为WPC耐老化耐候改性较常用的方法。有研究根据ASTMD1435-03测试了不同紫外线稳定剂含量对橡木粉增强PP复合材料天然耐候性能的影响,发现紫外线稳定剂能明显增强WPC的耐候性能,添加量为1.0%时最佳。紫外线吸收剂可以有效改善高密度聚乙烯(HDPE)基塑木地板的表面色牢度和耐水性能,但由于高温曝晒,塑木地板抗弯性能有所降低。光稳定剂亦能有效提高WPC的抗老化能力,减少老化导致的力学性能下降,且对老化前后WPC的色差没有明显影响。硼酸锌和光稳定剂(包括受阻胺光稳定剂、紫外吸收剂)能有效地阻止紫外光对WPC的破坏,其中受阻胺光稳定剂/硼酸锌复配、紫外吸收剂/硼酸锌复配的抗紫外老化性能更好。维生素E能制约PP基WPC的光氧化,当维生素E含量为0.4%和1.2%时,WPC的弯曲性能较好、颜色褪色和表面裂纹较少、耐候性能明显提高,因此维生素E是一种有效的复合材料用抗光解剂。由于维生素E的价格昂贵,可与亚磷酸抗氧化剂复配使用,0.2%的维生素 E和1.0%的亚磷酸抗氧化剂复配不仅对WPC的弯曲强度和弹性模量影响较小,而且明显减少了WPC表面的颜色变化和裂纹,显著增强了其耐候性能。此外,亲水的聚乙二醇和疏水性长链脂肪醇等溶剂、改性二氧化钛等金属化合物也能有效改善WPC 的耐老化耐候性能。

WPC主要成分基质处理
对WPC的主要成分(包括木质材料和塑料)进行处理是增强WPC耐老化耐候性能的另一种方法。研究者们通常对木质材料进行预处理,使用乙酰化或偶联剂处理木粉后,与HDPE复合,获得抗紫外线降解性能、防腐性能和防潮性能明显增强的WPC。采用乙酸盐、丙酸盐及苯甲酸酯进行酯化改性处理杨木粉对HDPE基复合材的耐候性能、生物耐久性及物理力学性能有明显的影响,酯化木粉基WPC表面因风化引起的裂纹和颜色变化极少,耐久性增强且对褐腐菌和白腐菌具有很好的抑制作用。木粉染色处理能增强WPC的耐老化耐候性能,染色木粉制备的WPC表面光泽值较高、裂纹较少,且对其弯曲性能影响较小。木粉经抽提(包括甲苯/乙醇、丙酮/水和热水抽提)或脱木素(即亚氯酸钠/醋酸处理)处理后,制备的HDPE基WPC在加速老化实验后表面颜色变化非常小,弯曲强度、静曲强度和弹性模量较高,耐老化耐候性能得到了明显提高。另外,对塑料进行预处理的研究发现,在75℃ 条件下将质量分数为30% 的酞酸二异癸酯悬浮液与HDPE充分混合30min ,然后添加硬脂酸锌、紫外线稳定剂与松木粉复合制备WPC ,人工耐候性实验表明,稳定剂含量越高,WPC抗紫外能力越好,耐老化耐候性能越强。采用真空辅助树脂传递模塑技术将亚甲基二苯基二异氰酸酯/多元醇注进织纤维基复合材料中制备增强复合材料,根据加速老化实验评价其耐老化耐候性能。结果表明,复合材料的颜色变化速率及总颜色变化比未处理的复合材料低,树脂改性增强了复合材料的耐老化耐候性能。

添加填充剂
相关文献报道,添加填充剂也能有效改善WPC的耐老化耐候性能。根据加速老化实验研究了碳黑、石墨、可膨胀石墨、碳纳米管及碳纤维等碳填 充剂 对PP基WPC耐老化耐候性能的影响,发现碳填充剂能有效抑制WPC表面颜色变化,提高其耐老化耐候性能,其中碳纤维的效果更好。纳米碳酸钙、滑石粉等无机填料不仅能有效增强复合材料的抗降解破坏和耐候性能,而且能改善复合材料的力学性能。硅烷偶联剂改性红陶土增强HDPE基WPC的紫外加速老化实验发现,硅烷偶联剂改性红陶土填充能有效防止WPC的光降解,当填充剂添加量为5%时,WPC颜色变化最小,耐老化性能最佳。
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