CMC-g-PMMA对稻壳-水泥复合材料耐久性能的影响

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ＣＭＣ—ｇ—ＰＭ　ＭＡ对稻壳一水泥　复合材料耐久性能的影响　

陈墨，熊德胜，韩福芹　（东北林业大学理学院，黑龙江哈尔滨１５００４０）　

摘要：采用羧甲基纤维素与甲基丙烯酸甲酯的接枝共聚物（ＣＭＣ—ｇ—ＰＭＭＡ）作为改性剂对稻壳碎料进行表面处理，制成稻壳一　水泥复合材料。对该复合材料进行干湿和冻融处理，然后进行力学性能测试，并采用体视显微镜对其表面进行观察。结果表明，改性　剂ＣＭＣ—ｇ—ＰＭＭＡ掺量为１．Ｏ％时，受冻融、干湿处理影响较小，稻壳一水泥复合材料的耐久性能较好。　关键词：稻壳；水泥；耐久性；复合材料；改性剂　中图分类号：ＴＵ５２５．２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１—７０２ｘ（２０ｌ１）１０－００３１—０３　

Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ＣＭＣ－ｇ－ＰＭＭＡ　ｏｎ　ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｒｉｃｅ　ｈｕｓｋ－－ｃｅｍｅｎｔ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ＣＨＥＮ　Ｍｏ，ＸＩＯＮＧ　Ｄｅｓｈｅｎｇ，ＨＡＮ　Ｆｕｑｉｎ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ　１５００４０，Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｉｃｅ　ｈｕｓｋ－ｃｅｍｅｎｔ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｗｅｒｅ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｆｒｏｍ　ｒｉｃｅ　ｈｕｓｋ　ｔｒｅａｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ　ｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ　ｍｅｔｈｙｌ　ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ（ＣＭＣ—ｇ—ＰＭＭＡ）．Ｔｈｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｗｅｒｅ　ｔｒｅａｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ｄｒｙ—ｗｅｔ　ａｎｄ　ｆｒｅｅｚｅ—ｔｈａｗ．Ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｗｅｒｅ　ｔｅｓｔｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ｐａｒｔｉｃｌｅ－ｍａｔｒｉｘ　ｗａｓ　ｏｂｓｅｒｖｅｄ　ｗｉｔｈ　ｓｔｅｒｅｏ　ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ａｄｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｏｄｉｆｉｅｒ　ＣＭＣ—ｇ－　ＰＭＭＡ　ｉｓ　１　２０％，ｉｔ　ｉｓ　ａｌｍｏｓｔ　ｎｏｔ　ａｆｆｅｃｔｅｄ　ｂｙ　ｆｒｅｅｚｅ—ｔｈａｗ　ａｎｄ　ｄｒｙ－ｗｅｔ　ｃｙｃｌｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｉｓ　ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ　ｂｅｔｔｅｒ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｒｉｃｅ　ｈｕｓｋ：ｃｅｍｅｎｔ：ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ：ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ；ｍｏｄｉｆｉｅｒ　

稻壳一水泥复合材料作为一种新型的建筑材料，国内外　都有研究，可用于非承重墙的隔板、装饰材料、简易房等［　。　植物纤维水泥复合材料的耐久性深受许多学者的关注［３－９１。本　文对此做进一步的研究。本实验以ＣＭＣ—ｇ—ＰＭＭＡ作为改性　剂对稻壳碎料进行表面处理，制备了不同改性剂掺量的稻　壳一水泥复合材料，分别进行干湿处理和冻融处理，然后进行　力学性能等试验。　１实验　１．１原材料　黑龙江本地稻壳；天鹅牌Ｐ・０３２．５Ｒ水泥，亚泰集团哈尔　滨水泥有限公司；自制的高聚物改性剂（ＣＭＣ—ｇ—ＰＭＭＡ）。　基金项目：东北林业大学研究生科技创新项目（ＳＴＩＰ１０）　收稿日期：２０１１－０５—０６　作者简介：陈墨，男，１９８５年生，黑龙江哈尔滨人，硕士研究生。通讯作　者：韩福芹，地址：黑龙江哈尔滨市和兴路２６号东北林业大学理学　院无机教研室３２８，Ｅ－ｍａｉｌ：ｈａｎｆｕｑｉｎ＠ｓｉｎａ［ｃｏｍ。　１．２实验设备及仪器　９ＦＱ一３００型锤式粉碎机（丹东市正大机械制造厂），用于　农作物秸秆原料的粉碎；ＤＨＧ一９１４０型电热恒温干燥箱（上海　益恒实验仪器有限公司），用于原料的干燥；热压机（上海大安　电气制造有限公司），用于材料成型；微机控制电子万能实验　机，ＲＧ　卜２０Ａ型（深圳市瑞格尔仪器有限公司）；ｓＺ×ｌ２型体　视显微镜（日本ＯＬＹＭＰＵＳ公司）。　１．３稻壳一水泥复合材料的制备及耐久性测试　（１）将改性剂加入水中，与粉碎后的稻壳（长度小于５　ｍｍ）在搅拌机中混合，搅拌２０ｍｉｎ后，加入水泥，再搅拌２Ｏ　ｍｉｎ。铺装成型后，２．０　ＭＰａ压力下冷压成４０　ｃｒｕｘ４２　ｃｍｘ１．５．ｃｍ　的板材，并保压７２ｈ。各组原料配比见表１。　表１复合材料的原料配比　％　

注：占所有干物质总质量的百分数。　ＮＥＷ　ＢＵＩＬＤＩＮＧ　ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ　・３１・　陈墨，等：ＣＭＣ—ｇ—ＰＭＭＡ对稻壳一水泥复合材料耐久性能的影响　（ａ）样品Ａ　（ｂ）样品Ｂ　（ｃ）样品Ｃ　图３经干湿处理试样的体视显微镜照片　

化正是主要来自于干湿、冷热自然环境的影响。改性剂掺量为　１．０％时的稻壳一水泥复合材料尺寸变化较小，抗干湿、冻融能　力较强。　（２）冻融、干湿处理对复合材料力学性能的影响　从表３可看出，改性剂掺量在０．５％　１．０％时，未处理试　样、冻融处理试样、干湿处理试样的抗折强度和抗折弹性模量　上升明显；改性剂掺量在约１．Ｏ％时，未处理试样、冻融处理、　干湿处理试样的抗折强度和弹性模量均达到最大值；改性剂　掺量在１．０％～１．５％时，未处理试样、冻融处理、干湿处理试样　的抗折强度和弹性模量均随改性剂掺量增大而降低。当改性　剂掺量为１．０％时复合材料的耐久性最佳。　（３）冻融、干湿处理对复合材料内部结合情况的影响　从图１可以看出，改性剂掺量不同，试样的内部紧密程度　不同，改性剂掺量为０．５％时（Ａ试样）水泥和稻壳结合疏松，　改性剂掺量为１．Ｏ％时（Ｂ试样）结合紧密，改性剂掺量为１．５％　时（Ｃ试样）结合较紧密，但裂纹多。改性剂掺量为１．０％时内　部结合较好。　从图２可以看出，经过冻融处理后，稻壳水泥复合材料试　样均出现裂纹、孔洞。Ａ、Ｃ试样结构出现较大变化，Ｂ试样变　化较小，可说明改性剂掺量为１．０％时材料的抗冻融性较好。　从图３可以看出，经过干湿处理后材料都明显出现空穴，　除了在处理过程中水泥、稻壳的组分流失外，还可能是在浸泡　的过程中部分改性剂被水冲洗掉了的缘故，使材料内部结构　出现变化。Ｂ试样相对而言结合较紧密，空穴较少，故改性剂　掺量为１．０％时Ｂ试样的抗干湿能力较强。　综上所述，Ｂ试样的未处理、冻融处理、干湿处理后，内部　结构都比Ａ、Ｃ试样更为紧密，结构变化相对较小，因此，改性　剂掺量为１．０％时，对改善材料内部结构最合适，但内部结构　受环境影响最小。　３结语　改性剂ＣＭＣ—ｇ—ＰＭＭＡ能有效提高稻壳一水泥复合材料　的抗折强度和抗折弹性模量。当改性剂掺量为１．０％时，稻壳一　水泥复合材料受冻融、干湿处理影响较小，复合材料的耐久性　较好。　

参考文献：　［１】韩福芹，邵博，王清文，等．ＣＭＣ—ｇ—ＰＭＭＡ改性稻壳碎料一水泥复　合材料的性能【Ｊ】．林业科学，２００９，４５（７）：１０１—１０５．　［２］何玉梅，许陆文．植物纤维／水泥复合材料力学性能研究【Ｊ］．玻璃　钢，复合材料，２０００（４）：１６—１７．　［３】Ｔｏｌｅｄｏ　Ｆ　Ｒ　Ｄ，Ｓｃｒｉｖｅｎｅｒ　Ｋ，Ｅｎｇｌａｎｄ　Ｇ　Ｌ，ｅｔ　ｏ１．Ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ａｌｋａｌｉ—ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　ｓｉｓａｌ　ａｎｄ　ｃｏｃｏｎｕｔ　ｆｉｂｒｅｓ　ｉｎ　ｃｅｍｅｎｔ　ｍｏｒｔａｒ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ【Ｊ】．Ｃｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，２０００，２２：１２７—　１４３．　［４］４　Ｓｉｎｇｈ　Ｓ　Ｍ．Ａｌｋａｌｉ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｏｆ　ｓｏｍｅ　ｖｅｇｅｔａｂｌｅ　ｆｉｂｅｒｓ　ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ａｄｈｅｓｉｏｎ　ｗｉｔｈ　Ｐｏｒｔｌａｎｄ　ｃｅｍｅｎｔ　ＩＪ］．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，１９８５　（１５）：１２１—１２６．　［５］Ｃａｎｏｖａｓ　Ｓ　Ｋ．Ｎｅｗ　ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌ　ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｄｕｒａ＂　ｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｐｏｒｔｌａｎｄ　ｃｅｍｅｎｔ　ｍｏｒｔａｒｓ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｗｉｔｈ　ｓｉｓａｌ　ｆｉｂｒｅｓ［Ｊ］．　Ｍａｔｅｒｉａｌ　ｓｃｉｅｎｃｅ，１９９２，２５：４１７—４２２．　［６］Ｓａｖａｓｔａｎｏ　Ｊ　Ｒ　Ｈ，Ｗａｒｄｅｎ　Ｐ　Ｇ，Ｃｏｕｔｔｓ　Ｒ　Ｓ　Ｐ．Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｏｆ　ａｌｔｅｒ－　ｎａｔｉｖｅ　ｆｉｂｒｅ　ｃｅｍｅｎｔｓ　ａｓ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｆｏｒ　ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ａｒｅａｓ　［Ｊ］＿Ｃｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，２００３，２５：５８５－５９２．　【７】Ｃｒａｍ　Ｈ　Ｅ．Ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｎａｔｕｒｅ　ｆｉｂｒｅｓ　ｉｎ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ［Ｒ］．Ｓｗｅｄｉｓｈ　ｅｅ—　ｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｔｏｃｋｈｏｌｍ，Ｓｗｅｄｅｎ，１９８３．　［８］８　Ｂｌａｎｋｅｎｈｏｒｎ　Ｐ　Ｒ，Ｂｌａｎｋｅｎｈｏｒｎ　Ｂ　Ｄ，Ｓｉｌｓｂｅｅ　Ｍ　Ｒ，ｅｔ　ａ１．Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｆｉｂｅｒ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ　ｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｗｏｏｄ　ｆｉｂｅｒ－ｃｅｍｅｎｔ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ】．Ｃｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，　２００１，３１：１Ｏ４９—１０５５．　【９】Ｐｅｈａｎｉｃｈ　Ｊ　Ｌ，Ｂｌａｎｋｅｎｈｏｍ　Ｐ　Ｒ，Ｓｉｌｓｂｅｅ　Ｍ　Ｒ．Ｗｏｏｄ　ｆｉｂｅｒ　ｓｕｒ—　ｆａｃｅ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｌｅｖｅｌ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｎ　ｓｅｌｅｃｔｅｄ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｗｏｏｄ　ｆｉｂｅｒ—ｃｅｍｅｎｔ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．Ｃｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，　２００４，３４：５９—６５．　Ａ　

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