棉秆∕聚丙烯薄膜定向复合板的制备工艺优化.pdf

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1、第3l卷第22期3082015年11月农业工程学报TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringVbl．31No．22Nov．2015棉秆／聚丙烯薄膜定向复合板的制备工艺优化夏南1，郭康权2’3※，陈贤情1(1．西北农林科技大学食品科学与工程学院，杨凌712100：2．西北农林科技大学机械与电子工程学院，杨凌712100；3．陕西省农业装备工程技术研究中心，杨凌712100)摘要：为了有效利用棉秆资源，该文以长棉秆束为基体，以等规聚

2、丙烯薄膜为填充材料，热压制备了棉秆／聚丙烯薄膜定向复合板。采用单因素和正交试验分析了薄膜质量分数、热压温度、热压时间和密度对复合板力学和吸水性能的影响，得到较优热压工艺参数为：薄膜质量分数15％，热压温度185。C，热压时间15rain，密度O．7∥cm3。在此条件下，复合板的静曲强度为60．60MPa，弹性模量为5074．4MPa，内结合强度为1．48MPa，吸水厚度膨胀率为2．53％。用扫描电子显微镜观察到复合板中棉秆纤维和塑料薄膜接合界面存在机械互锁结构。该研究可为有效利用农作物秸秆制备定向

3、复合板提供参考。关键词：复合材料；薄膜；棉秆；定向复合板；热压X-艺；材料性能；界面结构doi：10．11975d．issn．1002—6819．2015．22．042中图分类号：TS653文献标志码：A文章编号：1002—6819(2015)一22—0308—07夏南，郭康权，陈贤情．棉秆／聚丙烯薄膜定向复合板的制备工艺优化[J]．农业工程学报，2015，31(22)：308--314．doi：10．119750．issn．1002—6819．2015．22．042http：／／www．tcsa

4、e．orgXiaNan，GuoKangquan，ChenXianqing．Fabricationtechnologyoptimizationoforientedcottonstalk-polypropylenefilmboards[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，20『l,5，3lQ2)：308—314．(inChinesewithEnglishabstract)d

5、oi：10．11975／j．issn．1002—6819．2015．22．042http：／／www．tcsae．org0引言中国农作物秸秆资源丰富【】】，其中棉秆木质化程度较高，纤维形态与木材接近【21，可应用于开发替代木材制品。相关研究表明，用棉秆制备的中密度纤维板性能可达到EN622．5标准【3J；利用脲醛胶可以制备棉秆重组材，但需要进一步探索较优的工艺条件【21；密度为0．7g／cm3的棉秆重组方材，其力学性能和人工林杨木的成熟材相当【41。长纤维能增强纤维网状结构，研究发现[5‘101，

6、增加纤维长径比可以明显改善复合材料的物理力学性能。塑料粉末与木质纤维制各的复合材料性能优异【1卜191，具备代替传统“三醛胶”生产木质复合材料的可能性，且无游离甲醛释放【20】。等规聚丙烯薄膜足一种产量巨大的包装材料，具有质轻、无毒、无臭、防潮、机械强度高和尺寸稳定性好等优点[2¨。Lee等[22-231用马来酸酐处理的聚丙烯薄膜和手抄纸制各层压板，其抗拉强度比未处理的层压板高76‰而用脲醛胶和酚醛胶改善层压板的界面接合时发现l％的胶含量可使抗拉强度提高两倍。目前木塑复合材料多利用木粉、稻壳粉等粉

7、状纤维和塑料原料为基体制各，而利用长纤维和塑料薄膜制备收稿日期：2015—04．13修订日期：2015-07-06基金项目：公益性行业(农业)科研专项(201003063—07)作者简介：夏南，男，安徽庐江人，博士生，主要从事农业生物质资源综合利用的研究。杨凌西北农林科技大学食品科学与工程学院，712100。Emaibqingfengzhul98810@126，com※通信作者：郭康权，男，陕西西安人，教授，博士生导师，主要从事生物质材料的研究。杨凌诬北农林科学大学机械与电子工程学院，712100

8、。Email：jdgkq@nwsuaf．edu．cn木塑复合材料的研究较少，农业废弃物和塑料膜的回收及有效利用也是世界各国面l临的重大难题。本课题组在前期研究中以棉秆和塑料薄膜为原料热压制各了定向复合板，探讨了薄膜含量对复合板的性能影响【241，但未研究热压工艺参数(如热压温度、热压时间、密度等)对复合板的性能影响，因而本研究以长棉秆束为基体，以等规聚丙烯薄膜为填充材料，热压制备了棉秆／聚丙烯薄膜定向复合板(棉塑板)，探讨了热压工艺参数对棉塑板性能的影响，并从微观角度观察了棉秆纤维