木粉的改性方法对聚氯乙烯／木粉复合材料性能的影响摘要为了改变木粉/PVC的加工性能，加入PVC中的木粉用氨基硅烷、三聚腈胺和乙酸酐处理，评价了木粉的处理对水的吸收和材料机械性能的影响。
用低分子量含有氨烃基官能团的硅氧烷和三聚氰胺在适当的浓度下处理的木粉以及乙酰化的木粉复合材料表现出平衡含水率下降和较小水吸收速率，用氨基硅烷处理的木粉复合材料拉伸强度、断裂伸长率和缺口冲击强度有相当大的改进。
复合材料强度和伸长率的增加是由于化学结构和使用的氨基硅烷的浓度决定的。
关键词：界面，聚氯乙烯，复合材料，可再生资源，机械性能前言在过去的30年间，对木塑聚合物（WPC）做了大量的研究。
由于木粉粒子的几何形状，木粉作为填料或是补强剂被用来改善特定的复合材料的性能，主要用于聚烯烃为基料的基体中。
聚氯乙烯具有较高的硬度、耐蠕变性、耐候性和阻燃性。
因此，以聚氯乙烯为基料的复合材料主要被用在建筑结构领域，像门、窗或外部装饰。
就这种用途而言，吸水的木材表面表现出至关重要的局限性。
一方面，与强疏水的聚氯乙烯相容性受限，界面处黏附力很小，另一方面，吸湿造成材料缺陷、空洞、低尺寸稳定性。
木材亲水是由于其化学组成和细胞壁表面存在自由的亲水基团，阻滞或减少这些羟基团是木材改性的主要目标。
为了制备木塑复合材料要采用合适的工艺和改性，然而像抗压弯曲这样重要的机械性能并没有得到改善，一个较为有希望的方法就是用氨基硅烷偶联剂。
烷基烷氧基硅烷偶联剂能够和细胞壁形成共价键和水解缩合成三维空间网络。
至少一个烷基在该系统中，烷基能够稳定的抗水解，硅化合物中的氨基能够与其他聚合物或化学物质相互作用。
关于PVC、氨基硅烷处理过的木粉表面能量的改变将变得更疏水。
此外，木粉更多的基本性能是由于氨基可以与PVC酸性表面相互作用，因此，氨基硅烷处理过的木材也可以作为在PVC基木塑复合材料的促进剂/偶联剂。
根据路易斯酸碱理论，其中的被处理的木粉的氨基和PVC的氯原子之间形成离子键的相互作用。
氨基硅烷渗入浸渍时细胞壁取决于分子大小以及水解和缩合反应，因此具有不同缩合度，分子大小和氨基基团的硅烷被用于研究中。
相较于其他的研究，研究了高硅烷含量对复合材料性能的影响。
也可以通过使用三聚氰胺- 甲醛树脂穿透细胞壁结构改变疏水性。
研究了其进入细胞壁的能力。
树脂的固化取决于温度和PH值。
三聚氰胺单体缩合固化期间，甲醇、水、甲醛被分离。
由于忽略浸出效应，树脂在细胞壁固化。
用三聚氰胺甲醛树脂处理木粉的方法改善了复合材料的尺寸稳定性和生物耐久性。
研究的第三种改性方法是使用乙酸酐乙酰化木粉。
乙酰化反应就是乙酸酐和木粉表面的羟基反应生成酰基和醋酸。
这几个研究在耐久性和尺寸稳定性展现出积极的影响。
不同的改性剂处理木粉对应着不同的对木塑复合材料的性能的影响。
实验1.原料Solvin公司k值为63的PVC粉末、JRS公司提供研磨加工的木粉平均颗粒尺寸在50-150um的级别、改性剂：具有单体结构的γ-氨丙基三乙氧基硅烷；dynasylan HS 2909是来自完整的水解和缩合单乙氧基硅烷的部分，含有氨基和羟基，可待进一步缩合。
Evonik AG, Essen提供的氨基硅烷。
此外，甲基化的三聚氰胺甲醛树脂涂布（Madurit MW840，英力士三聚氰胺GmbH）中具有75％的在水中的解的固体含量。
对于乙酰化过程中，本研究加入乙酸酐（Th. Geyer, Hamburg提供）。
为完成配方，下面的添加剂进行混合，主要成分：钙/锌稳定剂，聚乙烯系蜡，甘油硬脂酸酯和脂肪族羧酸作为润滑剂和碳酸钙作为无机填料。
2.合成方法2.1 木粉的处理氨基硅烷和蜜胺树脂分别溶解于水，其浓度为处理木粉重量的1-10%wt（缩写：1Ameo，10Ameo，1HS2909，10HS2909，1Mel，10Mel）。
40％乙酸酐（简称：乙酰）溶于乙醇溶液中进行乙酰化。
103℃烘箱干燥木粉48小时出去溶剂，然后，将处理过的木粉首先在真空加热室中干燥，使水分含量低于1％的。
接着，将温度升高至120℃，以获得合适的反应条件，此外，未经处理的木粉作为参考（简称：Ref）。
Ref用水以相同的方式处理来减少处理过程本身的影响，例如，颗粒破坏的影响。
Composite IngredientsIngredients pphSuspension PVC 100Ca/Zn Stabilizer 2.5Polyethylene wax 0.15Glycerin stearate 1.2Aliphatic acid 0.2Calcium carbonate 10Wood flour (dried) 1162.2聚氯乙烯木粉复合材料加工处理过的和未处理的木粉，PVC和添加剂在混合器（Reimelt Henschel FM L 30 KM 85）进行干式混合,直到产物温度达到120℃，各种成分被列在表1中。
干燥混合物通过反向旋转双螺杆挤出机（Leistritz的MICRO27）挤出造粒，将混合参数调整到平均质量温度为180℃，螺杆旋转速度为65rpm。
复合材料使用油压机（Joos, HP-S 200LAB）在190℃和60bars被挤压5分钟模塑成（4×280×340 mm3）的板，将温度缓慢降低允许复合材料的压缩硬化。
3.性能测试复合材料的吸水率根据EN62测定。
五次重复对每个被选定复合材料在103℃干燥2天，干燥的物品称重精确到0.01g，然后放置到蒸馏水中，用Eq方程计算不同时间的吸水率。
水的吸收速率u(%)是质量速率,干燥前样品质量M2，干燥后样品质量M1。
水分含量在最后测量中用Eq方程精确计算。
Mend是1680h之后的质量，此外，各吸收曲线的线性斜率（m）以第二个数据点（168h）和第五数据点之间（672h）计算。
该复合材料的机械性能通过冲击和拉伸测试评估，使用Ceast公司的EISO179-1/1eU 进行无缺口冲击强度试验，RESIL冲击测试仪带有1焦耳能量锤，每个聚合物样条重复15次进行。
拉伸试验是根据EN ISO527使用Zwick/ Roell集团静态测试材料机，型号Z010 Allround Line。
对每个复合材料，以2毫米/分钟的十字头速度进行测试10个样品。
4.统计分析Origin 8G系统用于分析改性对材料机械性能的影响。
One-way ANOV A 和Turkey pairwise在95％的置信区间成对比较被用来研究对复合材料之间的差异的校正。
用柱状图上不同的字母表达不同的信号。
5.结果与讨论5.1 吸水率图1列举的是研究复合材料的吸水率曲线，根据每个复合材料的吸收曲线的斜率计算出EMC和梯度m列于表II中。
10HS2909和10Mel的吸收水速率减少，10HS2909、10Mel和乙酰的EMC减少。
所有其他复合材料没有显示出如Ref这样的决定性差异。
吸收速率提供了木粉的亲水性信息，HS2909疏水性烷基，有较强的防水性。
此外，据报导，HS2909在多官能团硅烷体系中可以长时间保存，AMEO既不是不断变化的吸收速率，也不是EMC的速度。
这是一个迹象表明，AMEO不改变木材的亲水行为。
可以假定游离的氨基和羟基的数量在AMEO处理木粉中产生可以观测的影响。
用甲基化三聚腈胺甲醛树脂处理的木粉表现出低EMC值（10.36%）和低吸水率，因此，它可以适用于三聚氰胺处理的木粉PVC基木塑PVC加工得分别到合适改性和疏水的条件。
降低10Mel和乙酰基的EMC能够通过细胞壁的膨胀来解释，降低了细胞壁结构中的水的量。
处理过和没处理过木粉的母所pvc的吸水性Composites EMC (%) mRef 12.66 0.01541Ameo 13.03 0.016110Ameo 12.75 0.01371HS2909 12.10 0.013610HS2909 10.98 0.00941Mel 11.84 0.014310Mel 10.36 0.0090Acetyl 10.72 0.0119Journal of Applied Polymer Science DOI 10.1002/app5.2 拉伸性能图2显示了PVC/处理和未处理木粉木塑复合材料的拉伸强度。
HS2909和AMEO 处理的木粉和参考的未处理木粉比较拉伸强度有所改变，用10AMEO处理的拉伸强度增40%，用10HS2909处理增大大约34%。
用少量的氨基硅烷（成分1Ameo和1HS2909）处理略有改善。
和其他研究对比，氨基硅烷含量超过 1.5wt%时材料强度值被改变。
氨基基团与PVC之间的耦合效应强于硅烷在木材表面自缩合反应水解。
随着硅烷含量的增加，碱性木材表面和酸性PVC表面之间的界面粘合性得到加强。
相比，HS2909，AMEO 包含很多氨基团，这可以解释拉伸强度值高的原因。
用三聚氰胺处理对复合材料的拉伸性能没有影响，乙酰化木粉复合材料有较小的改善。
酸性聚合物和酸性/中性木粉之间的界面被范德华力主导。
木粉含量主要影响拉伸模量，其含量保持恒定在116 pph（50 wt％）；因此，该值介于5103 Mpa（Ref）和5638 Mpa（1Mel）之间。
因为在测试条件下的低应变，拉伸弹性模量是获取有关PVC和处理的木粉之间的界面黏附的不适合参数。
图3是断裂的伸长率来评估第三拉伸性能。
结果与拉伸强度值比较，而高含量氨基硅烷（10Ameo，10HS2909）和乙酰显示伸长率显著改善。
加入聚丙烯（PP）接枝的马来酐作为偶联剂使PP基复合材料伸长率得到改善，其结果类似于本研究中高的氨基硅烷改性的复合材料性能。
PVC和处理过的木粉之间的酸- 碱相互作用提高了复合物断裂伸长率。
5.3 冲击性能图4表示PVC/处理和未处理木粉的复合材料无缺口冲击强度。
用高硅烷量（10Ameo and 10HS2909）改性的木粉表现出冲击强度大幅度提高，低浓度对性能改变意义不大。
冲击强度表明复合材料实现无临界应力峰快速传递应力/应变给基体材料的能力，这个事实主要是由于相界面间的行为，表明PVC/和处理木粉相界面间作用增强，冲击强度的多样性是由于添加的硅烷结构的多样性和每个作者配方的不同造成的。
很明显，使用高硅烷含量提高PVC和木粉之间相界面作用力。
三聚氰胺处理木粉对复合材料冲击强度没有影响，而乙酰化的木粉导致复合材料冲击性能轻微增加。
6.结论两种不同化学结构的氨基硅烷、三聚氰胺- 甲醛树脂、和不同浓度的乙酸酐以不同浓度被用于改性木粉并与PVC制备复合材料。
依靠改性，和为改性参照物相比，复合材料的吸水性和机械性能有所改变。
对于吸水性，用三聚氰胺或氨基硅烷HS2909和醋酸酐改性的复合材料，EMC值和水的吸收速度降低。
从改性材料表面获知的疏水性，在PVC复合材料中保持稳定。
