稻壳与聚乙烯复合材料力学性能的研究

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1、稻壳与聚乙烯复合材料力学性能的研究：以稻壳和聚乙烯为主要原料，制备了复合材料。同时，测试了该材料的冲击强度、弯曲强度和拉　　伸强度。通过方差分析，得到了稻壳添加量、硅烷添加量以及玻璃纤维添加量对稻壳/聚乙烯复合材料力学性能的影响。研究结果表明，稻壳添加量对力学性能有显著性影响；硅烷添加量对冲击强度和弯曲强度有显著性影响；玻璃纤维添加量只对弯曲强度有显著性影响。　　　　引言：　　长期以来，国内外学者对稻壳的综合利用技术进行了广泛的研究，探索了许多有效的利用途径。近年来发展的利用稻壳与塑料挤压成型制造木材替代材料（木塑材料）是比较好的又一个途径。木塑复合材料具有比单独的木质材料或塑料产品更优异

2、的性能，与木质材料相比，具有干湿状强度高、尺寸稳定性好、材质均匀、耐水性能好、强重比高等优点，且易制成各种形状的制品；与塑料、金属等材料相比，具有热稳定性好、低毒、不容易锈蚀、成本低等优点。目前，利用稻壳制造复合材料已成为木塑复合材料行业的热点。本文初步探讨了用稻壳和聚乙烯为主要原料，应用植物纤维改性以及改善界面相容性等技术手段，将稻壳、塑料与助剂一起熔融、混炼再加工成型制成复合材料，并通过方差分析得出配料中各组分对复合材料力学性能的影响是否显著。　　1、试验部分　　1.1原料　　稻壳粉：20～80目，自制。高密度聚乙烯（HDPE）：DMDY1158，齐鲁石化。偶联剂：硅烷，工业级，市售。

3、加强剂：玻璃纤维，市售。其它：硬脂酸钙、石蜡等，工业级，市售。　　1.2仪器设备　　设备名称型号备注　　锥形双螺杆挤出机SJSZ45/90B　　高速混合机自制　　组合式高速粉碎机SF-250上海中药机械厂　　电热恒温鼓风干燥箱DHG-9623A上海精宏实验设备公司　　万能试验机m/min，弯曲到试样厚度的1.5倍时得到材料的弯曲强度。数据取两位有效数字，以5个有效数据的算术平均值表示试验结果。　　3)拉伸强度：试样选用I类，加载速度为2mm/min，按照GB/T1040-92塑料拉伸性能试验方法在室温下进行测试。数据取两位有效数字，以5个有效数据的算术平均值表示试验结果。　　2、结果与分析

4、　　2.1测试结果　　2.2试验结果分析　　把实验中的数据进行方差分析，讨论试验因素对试验指标影响是否显著，分重复试验和非重复试验两种情形。本试验在分析稻壳添加量、玻璃纤维添加量以及硅烷添加量三因素对冲击强度、弯曲强度、抗拉强度3个试验指标的影响时，进行的是非重复试验，试验重点是研究该试验的三元方差分析，不考虑各因素的交互作用。分别取显著性水平α=5%，1%，0.5%，查表得到05.0F（2，20）=3.49，01.0F（2，20）=5.85，005.0F（2，20）=6.99。2.2.1冲击强度方差分析根据表4的数据，得到冲击强度方差分析表（如表5所示）。比较知1xF＞005.0F（2，

5、20），2xF＜05.0F（2，20），01.0F（2，20）＞3xF＞005.0F（2，20）。故可以得出结论：稻壳添加量对复合材料的冲击强度有显著性影响玻璃纤维添加量对复合材料的冲击强度没有显著性影响，而硅烷添加量对冲击强度有比较明显的影响，但其影响小于稻壳添加量。　　2.2.2弯曲强度方差分析　　根据实验，得到弯曲强度方差分析表。比较知1xF＞005.0F（2，20），2xF＞F0.05（2，20），3xF＞005.0F（2，20）。故可以得出结论：稻壳添加量和硅烷添加量对复合材料的弯曲强度有显著性影响，而玻璃纤维添加量对复合材料的弯曲强度有明显的影响，但影响低于稻壳和硅烷。　　2.

6、2.3拉伸强度方差分析　　根据实验，得到拉伸强度方差分析表。比较知1XF＞005.0F（2，20），2XF＞F0.05（2，20），3XF＞005.0F（2，20）。故可以得出结论：稻壳添加量对复合材料的拉伸强度有显著性影响，而玻璃纤维添加量及硅烷添加量对复合材料的拉伸强度没有显著性影响。　　3、结论：　　通过方差分析可以得出：稻壳添加量对复合材料的力学性能有显著性影响，玻璃纤维添加量只对复合材料的弯曲强度有显著性影响，硅烷添加量对复合材料的冲击和弯曲有显著性影响。