木塑復合材料動態粘彈性研究

木塑復合材料是一種新型的環保性復合材料，以廢棄塑料和生物質加工剩余物作為加工原料，可在森林資源缺乏之際有效地緩解木材供應緊缺的矛盾。木塑復合材料兼備了塑料和木材兩者的優良性能，其生產發展和應用范圍逐漸擴大，研究木塑復合材料的粘彈性，探究其粘彈性能，可為其正確合理使用提供科學依據，有利于木塑產業的持續健康發展。本研究以PVC基微發泡木塑復合材料為研究對象，按照試驗設計的方案制備試樣，利用動態熱機械分析儀（E4000）測試5種不同竹粉添加量的PVC基微發泡木塑復合材料的動態粘彈性。研究結果表明：（1）本實驗研究范圍內，木塑復合材料的線性粘彈區為00.02295%，其臨界應變和臨界應力隨溫度的升高呈現下降趨勢，木塑比對臨界應力和臨界應變的影響較小。（2）隨著竹粉添加量的增加，儲能模量曲線和損耗曲線逐漸上移，當竹粉添加量增加至45%的時候，復合材料的儲能模量和損耗模量最大，竹粉添加量繼續添加至50%，儲能模量和損耗模量減小。損耗因子模量曲線隨著竹粉添加量的增加逐漸上移，竹粉添加量增加至50%，損耗因子最小。峰值隨著竹粉添加量的增加而減小，達到峰值的溫度則升高，半峰寬值相近，都為14.5左右，45%竹粉添加量的復合材料半峰寬值比其他復合材料的略大，30%竹粉添加量的復合材料略小。（3）當溫度≤60℃時，竹粉添加對復合材料的儲能模量下降速率的影響很小；當溫度在60-70℃范圍內，竹粉添加量對儲能模量的影響更為顯著，隨著竹粉添加量（≤45%）的增加，儲能模量的下降速率增大，竹粉添加至50%反而減小；當溫度＞70℃時，儲能模量下降速率隨著竹粉添加量增加而增大。當溫度≤60℃時，竹粉添加對復合材料的損耗模量上升速率的影響很小；當溫度在60℃-峰值溫度范圍內，竹粉添加量對損耗模量的影響更為顯著，隨著竹粉添加量的增加，損耗模量的上升速率減小；當溫度超過峰值溫度范圍內，而損耗模量下降速率則隨著竹粉添加量的增加而減小。（4）在測試溫度和測試頻率范圍內，隨著頻率的增加，復合材料的儲能模量增大，且玻璃態時對頻率的依賴性比橡膠態時更強。隨著頻率的增加，損耗模量曲線向高溫移動，頻率對損耗模量的影響在7090℃范圍內比較顯著，玻璃化轉變溫度隨著頻率的增加而升高。損耗因子隨著頻率的增加和竹粉添加量的增加逐漸減小，峰略向高溫方向移動，且峰值降低。（5）五種木塑復合材料的儲能模量和損耗模量頻率主曲線都比較光滑，跨越了將近20個數量級的頻率范圍。利用時溫等效原理獲得較光滑的頻率主曲線表明這一原理對于此復合材料體系的適用性，在低頻和高頻范圍內，儲能模量和損耗模量的曲線都比較平穩。60℃之前，竹粉添加量對移動因子影響略明顯，當溫度逐漸升高，竹粉添加量對移動因子T的影響逐漸減弱。（6）木塑復合材料在交變載荷作用下主要以基體和竹粉填料的本征阻尼、界面阻尼和氣體熱阻尼形式耗散能量。其中以基體和竹粉填料的本征阻尼為主，隨著竹粉添加量的增加而逐漸減小，氣體熱阻尼亦然。界面阻尼則隨著竹粉添加量的增加而增加。

日本UBM動態粘彈性測定儀E4000