国内图书分类号： 殴墨三２±： 鱼ｌ国际图书分类号： ——硕士学位论文环保型木塑保温墙板的研究开发硕士研究生：鄯玉蹇导师姓名：奎熬竖教授申请学位级别：王堂亟±学科、 专业：材料堂所在单位：青岛理王太堂答辩日期：２Ｑ ！Ｑ ！鱼！！塞 Ｃ ｌａ ｓｓｉｆ ｉｅｄ Ｉｎ ｄ ｅ ｘ ： Ｔ Ｕ ５３２＋ ． ６ １Ｕ ． Ｄ ． Ｃ ：Ｄ ｉｓｓｅｒｔａ ｔｉｏ ｎｆ ｏ ｒｔｈ ｅＭ ａ ｓｔｅｒＤ ｅ伊ｅｅｉｎＥ ｎ ｇ ｉｎ ｅ ｅ ｒ ｉｎ ｇＴ ｈ ｅＲ ｅ ｓｅ ａ ｒ ｃ ｈａ ｎ ｄＤ ｅ Ｖ ｅ ｌｏ ｐ ｍ ｅ ｎ ｔｏ ｆＥ ｎ Ｖ ｉｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ—ｆ ｒ ｉｅ ｎ ｄ ｌｙＳ ｅｌｆ ． ｈ ｅａ ｔＣ ｏ ｎ ｓｅ ｒ ｖ ｉｎ ｇＰ ａ ｎ ｅ ｌＣ ａ ｎ ｄ ｉｄ ａ ｔｅ ：Ｓ ｕ ｐ ｅｎ， ｉｓｏ ｒ：Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｉｃＤ ｅ ｇ ｒ ｅ ｅＡ ｐ ｐ ｌｉｅ ｄｆ ｏ ｒ：Ｓ ｐ ｅｃｉａ Ｉ够：Ｄ ａ ｔｅｏ ｆｏ ｒ ａ ｌ Ｅ ｘ ａ ｍ ｉｎ ａ ｔｉｏ ｎ ：Ｕ ｎ ｉＶ ｅｒｓｉ锣：Ｍ Ａ Ｓ Ｔ Ｅ ＲＯ ＦＥ Ｎ Ｇ Ｉ Ｎ Ｅ Ｅ Ｒ Ｊ Ｎ ＧＱ ｉ旦ｇ 亟垦Ｑ ！星曼ｈｎＱ ！Ｑ ｇ ｉ堡垒！坠旦ｉｙ星￡墨ｉ鲤‘奠’ｒ Ｊ～ｊ掣． ‘毒ｐ：ｊ１连私小？“：４≮，，｛１ｏ． Ｉ｝， ｏ． ． ， 缸“●■ｌｌ＿门１．～．叫√刘■ｑ。强嘈ｊ．列■●１１１■卜．■１●●，一，。，“．■●。， 硕士学位论文环保型木塑保温墙板的研究开发学位论...
国内图书分类号： 殴墨三２： 鱼ｌ国际图书分类号： 硕士学位论文环保型木塑保温墙板的研究开发硕士研究生：鄯玉蹇导师姓名：奎熬竖教授申请学位级别：王堂亟学科、 专业：材料堂所在单位：青岛理王太堂答辩日期：２Ｑ ！Ｑ ！鱼！！塞 Ｃ ｌａ ｓｓｉｆ ｉｅｄ Ｉｎ ｄ ｅ ｘ ： Ｔ Ｕ ５３２＋ ． ６ １Ｕ ． Ｄ ． Ｃ ：Ｄ ｉｓｓｅｒｔａ ｔｉｏ ｎｆ ｏ ｒｔｈ ｅＭ ａ ｓｔｅｒＤ ｅ伊ｅｅｉｎＥ ｎ ｇ ｉｎ ｅ ｅ ｒ ｉｎ ｇＴ ｈ ｅＲ ｅ ｓｅ ａ ｒ ｃ ｈａ ｎ ｄＤ ｅ Ｖ ｅ ｌｏ ｐ ｍ ｅ ｎ ｔｏ ｆＥ ｎ Ｖ ｉｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔｆ ｒ ｉｅ ｎ ｄ ｌｙＳ ｅｌｆ ． ｈ ｅａ ｔＣ ｏ ｎ ｓｅ ｒ ｖ ｉｎ ｇＰ ａ ｎ ｅ ｌＣ ａ ｎ ｄ ｉｄ ａ ｔｅ ：Ｓ ｕ ｐ ｅｎ， ｉｓｏ ｒ：Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｉｃＤ ｅ ｇ ｒ ｅ ｅＡ ｐ ｐ ｌｉｅ ｄｆ ｏ ｒ：Ｓ ｐ ｅｃｉａ Ｉ够：Ｄ ａ ｔｅｏ ｆｏ ｒ ａ ｌ Ｅ ｘ ａ ｍ ｉｎ ａ ｔｉｏ ｎ ：Ｕ ｎ ｉＶ ｅｒｓｉ锣：Ｍ Ａ Ｓ Ｔ Ｅ ＲＯ ＦＥ Ｎ Ｇ Ｉ Ｎ Ｅ Ｅ Ｒ Ｊ Ｎ ＧＱ ｉ旦ｇ 亟垦Ｑ ！星曼ｈｎＱ ！Ｑ ｇ ｉ堡垒！坠旦ｉｙ星￡墨ｉ鲤奠ｒ Ｊ～ｊ掣． 毒ｐ：ｊ１连私小？“：４≮，，｛１ｏ． Ｉ｝， ｏ． ． ， 缸“●■ｌｌ＿门１．～．叫刘■ｑ。强嘈ｊ．列■●１１１■卜．■１●●，一，。，“．■●。， 硕士学位论文环保型木塑保温墙板的研究开发学位论文答辩日期：２０ ｌｏ ． ６． １８答辩委员会成员签字：窆绉△邀呔金啦丞纽选礁 飞 青岛理工大学工学硕士学位论文硕士学位论文环保型木塑保温墙板的研究开发学位论文答辩日期：指导教师签字：答辩委员会成员签字： 青岛理工大学工学硕士学位论文目录摘要． ； ＩＡ Ｂ Ｓ Ｔ Ｒ Ａ Ｃ Ｔ ． ． ＩＩＩ第１章绪论１１． １研究背景１１． １． １全球性能源危机和环境污染１１． １． ２建筑节能和绿色建筑的提出ｌ１． １． ３木塑复合材料的兴起２１． ２研究现状． ３１． ２． １国外保温墙体材料的发展概况４１． ２． ２国内保温墙体材料的发展概况４１． ３研究意义、 目的及内容． ５１． ３． １研究意义５１． ３． ２研究目的７１． ３． ３研究内容７第２章试样制备． ． ９２． １试验材料． ． ９２． ２试验仪器及设备９２． ３试样制备工艺． ９２． ３． １挤出试样制备工艺９２． ３． ２热压试样制备工艺． １１第３章保温墙板用木塑复合材料性能研究． １２３． １木粉对木塑材料物理力学性能的影响１２３． １． １试验方法及方案． １２３． １－ ２木粉掺量对木塑复合材料物理性能的影响． １２３． １． ３木粉掺量对木塑复合材料力学性能的影响． １４３． ２填料对木塑复合材料性能的影响． １５３． ２． １试验方法及方案。 １６３． ２． ２碳酸钙对木塑复合材料性能的影响． ． １７３． ２． ３粉煤灰对木塑复合材料性能的影响． １９３． ３温石棉纤维对木塑复合材料增强作用的研究２１３－ ３． １试验方法及方案． ． ２ｌ３． ３． ２纤维掺量对弯曲强度的增强作用． ２ｌ３． ３． ３纤维掺量对拉伸强度的增强作用． ２２３． ３． ４ 纤维掺量对冲击强度的增强作用． ２３３． ３． ５温石棉纤维／玻璃纤维增强木塑材料对比２４３． ４ 木塑复合材料阻燃性能的研究２４３． ４ ． １试验方法及方案． ２５３． ４ ． ２硼酸锌对木塑复合材料阻燃性能的影响２６３． ４． ３聚磷酸铵对木塑复合材料阻燃性能的影响． ． ２６ 青岛理工大学工学硕士学位论文３． ４ ． ４ 微胶囊化红磷对木塑复合材料阻燃性能的影响． ２７３． ４ ． ５硼酸锌（ Ｚ Ｂ ）与聚磷酸铵（ Ａ Ｐ Ｐ ）成炭性分析２７３． ５环境温度对木塑复合材料性能的影响２９３． ５． １试验方法及方案． ． ２９３． ５． ２环境温度对木粉． Ｈ Ｄ Ｐ Ｅ 体系木塑复合材料性能的影响２９３． ５． ３环境温度对碳酸钙． 木粉． Ｈ Ｄ Ｐ Ｅ 体系木塑复合材料性能的影响． ． ３３３． ５． ４环境温度对粉煤灰． 木粉． Ｈ Ｄ Ｐ Ｅ 体系木塑复合材料性能的影响． ． ３５３． ６本章小结３７第４ 章木塑保温墙板的性能研究３９４ ． １基本配方３９４ ． ２结构优化３９４ ． ３墙板的工业化研究４ ０４ ． ３． １工艺参数． ４ ０４ ． ３． ２生产流程． ４ ｌ４ ． ４ 木塑复合材料胶结性能４ ２４ ． ４ ． １未处理墙板强度． ４ ２４ ． ４ ． ２表面处理后墙板强度． ４ ３４ ． ５木塑保温墙板力学性能４ ３４ ． ５． １冲击荷载． ４ ３４ ． ５． ２横向荷载４ ４４ ． ６本章小结。 ４ ５第５章木塑自保温外墙体系节点构造研究４ ６５． １基本部件４ ６５． ２自保温装配式建筑外墙体系简介４ ７５． ３部件之间的连接４ ８５． ３． １整板之间的连接及整板与“Ｌ ” 型板之间的连接４ ８５． ３． ２整板与非整板之间的连接． ４ ８５． ３． ３门窗连接４ ９５． ３． ４楼层之间的连接． ． ４９５． ３． ５端部固定方式５０５． ３． ６门帮与窗帮连结： ． ５０５． ４ 安装实例． ５０５． ５本章小结５１第６章结论与展望５２６． １结１沧． ５２６． ２展望． ５３参考文献５４攻读硕士学位期间已发表的学术论文． ． ５６致谢． ５７ 青岛理工大学工学硕士学位论文摘要面对石油资源和煤炭资源的日渐枯竭以及日益严峻的环境污染和温室效应，国际国内社会对节能减排的呼声日益高涨。 本文结合国家“十一五” 科技支撑计划重点资助子课题“钢结构用木塑自保温外墙保温体系研究” ， 以木质纤维和塑料为主要原材料制备了木塑保温墙板， 以期得到具有保温隔热性能优异的新型保温墙体。 木塑墙板主要用于钢结构建筑中， 用作外墙维护结构， 同时也可大量用作工地及景点的临时活动板房。 墙板采用特殊结构设计， 将配方、 生产设备、 使用环境、 现场施工等各种因素全面考虑， 理念新颖， 设计独到， 组合式设计， 多元化配件， 适用性强， 最大程度上满足了各种钢结构建筑的尺寸要求。 试验对木塑墙板的配方、 力学性能、 粘结性能和相关配件进行了研究， 得到结论如下：（ １）木粉掺量对木塑复合材料的物理力学性能有较大影响， 对于一般挤出机， 最大掺量为６５％， 高于６５％时， 对各项性能均有较大损害， 建议最大掺量在６０ ％以内。 为降低原材料成本， 可以加入碳酸钙或者粉煤灰作为填料， 其最大掺量均在３０ ％以内。 若对产品色泽有较高要求， 可采用碳酸钙作为填料； 若对原材料成本有较高要求， 可采用粉煤灰作为填料。（ ２）温石棉纤维对木塑复合材料力学性能具有显著的增强作用。 当温石棉纤维掺量为１５％时， 木塑体系弯曲强度提高２４ ． ３％， 冲击强度提高４ ０ ％， 拉伸强度提高４ ２． ３％， 与玻璃纤维增强的木塑复合材料效果相当。 但温石棉纤维的储量丰富， 更具有价格优势。（ ３）当温度在． ６℃～４ ０ ℃之间时， 随着温度的降低， 木塑复合材料的力学性能逐渐提高， 但当温度低于． ６℃或高于４ ０ ℃时， 力学性能显著变差。（ ４ ）添加阻燃剂可显著提高木塑复合材料的阻燃性能。 为了保证木塑复合材料同时具有较高的力学性能， 建议阻燃体系采用聚磷酸铵与微胶囊化红磷复掺使用， 两者配比３： １（ 质量分数４ ％）， 氧指数可达到３０ 。（ ５）为了保证良好的胶结性能， 建议使用聚氨酯胶或环氧树脂胶， 并用打磨方式处理墙板表面， 经处理后， 剪切强度可达到３ Ｍ Ｐ ａ ， 高于墙板剪切强度。（ ６ ）木塑墙板经１０ 蚝沙袋冲击１０ ０ ０ 次不断裂， 横向载荷极限承载力达到１０． ５ Ｍ Ｐ ａ ， 远远高于规范的要求。 青岛理工大学工学硕士学位论文（ ７ ）墙板原材料可采用废旧塑料和木粉， 成本为普通木塑墙板的ｌ／３～１／２，并可１００％回收再利用， 成本显著降低。（ ８ ）体系中含有较多（ 质量分数３０ ． ４ ５％）的塑料， 塑料的掺入使得板体韧性明显高于市场上其他无机墙板， 受外力撞击时可产生一定形变， 不易产生裂缝，抗震性能提高。（ ９ ）保温墙板面密度为３５～４ ０ ｋ ∥ ｍ ２， 远远小于现有墙板密度， 运输及施工方便。墙板可达到冬暖夏凉的效果， 保温隔热效果性能良好， 可大大减少供暖制冷所需的能源， 符合目前国家大力发展的低碳经济和绿色建筑的要求， 因此， 自保温墙板在后资源时代必将得到更广阔的发展。关键词： 环保； 木塑； 保温； 墙板； 绿色建筑； 低碳经济 青岛理工大学工学硕士学位论文Ａ ｂ ｓｔｒ ａ ｃ ｔＯ ｎ ｔｌｌｅ ｆＩａ Ｃ ｅ ｏ ｆｉＩｌｃｒｅａ Ｓ ｉＩｌｇ ｌｙｅ ｘ ｈ ａ ｕ ｓｔｅ ｄ ｏ ｉｌ ａ ｎ ｄ ｃｏ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ ａ １１ｄｉ１１ｃｒｅ嬲ｉ１１９ｌｙｓ ｅ Ｖ ｅ ｒ ｅ ｅｎ Ｖ 拍ｎ ｍ ｅｎ ｔｐ ｏ ｌｌｕ ｔｉｏ ｎ ａ１１ｄ 伊ｅｅｒ岫ｕＳ ｅ ｅ彘ｃｔ， Ⅱ ｌｅｒｅａ ｒ ｅ ｍ ｏ ｒ ｅ 锄ｄ ｍ ｏ ｒ ｅｄ ｅ ｍ ａ ｌｌｄ ｓ ｆ ｏ ｒｓａ ｖ ｉｎ ｇｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙａ １１ｄｄ ｅｃｒｅａ Ｓ ｉｌｌｇ 甸ｅｃｔｉｏ ｎａ ｔｈ ｏ ｍ ｅａ ｒｌｄａ ｂｒｏ ａ ｄ ． Ｗ ｂｏ ｄ － ｐ ｌａ Ｓ ｔｉｃｃ ｏ ｍ ｐ ｏ ｓｉｔｅ ｓｓｅｌｆ ｈ ｅａ 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２建筑节能和绿色建筑的提出目前， 我国城乡既有建筑总面积约４ ０ ０ 亿平方米， 这些建筑在使用过程中，其采暖、 空调、 通风、 照明等方面消耗的能量已占全国总能耗的３０ ％左右， 大型公共建筑单位建筑面积能耗大约是普通居住建筑的１０ 倍左右， 堪称耗能大户。如果按节能５０ ％的标准进行改造， 总的节能潜力约为１． ３５亿吨标准煤。 面对严峻的能量损耗现状和巨大的节能潜力， ２００５年发布了《公共建筑节能设计标准》 ，目的是通过改善建筑围护结构保温、 隔热性能， 提高供暖、 通风、 空调设备、 系统的能效比， 采取增进照明设备效率等措施， 在保证相同的室内热环境舒适参数条件下， 与上世纪８ ０ 年代初设计建成的公共建筑相比， 全年供暖、 通风、 空调和照明的总能耗减少５０％。节能建筑就是通过提高建筑囤护结构的热工性能， 同时提高采暖、 空调能源 硕士学位论文的利用效率， 使建筑能耗比没有采取节能措施的建筑能耗降低５０ ％或６５％。 节能建筑是低能耗建筑， 同时又是高舒适度建筑， 夏天热岛效应减小， 使用户可以享受到冬暖夏凉的工作和生活环境， 增进身体健康绿色建筑则范畴更广泛， 它是指为人们提供健康、 舒适、 安全的居住、 工作和活动的空间， 同时在建筑全生命周期（ 物料生产、 建筑规划、 设计、 施工、 运营维护及拆除、 回用过程）中实现高效率地利用资源（ 能源、 土地、 水资源、 材料）、最低限度地影响环境的建筑物， 绿色建筑因此也有人称为生态建筑、 可持续建筑。１． １． ３木塑复合材料的兴起１． １． ３． １木塑复合材料定义木塑复合材料， 是近年来新兴的一种环保型建筑装饰材料， 是指以木质纤维为主， 热塑性塑料为辅并添加少量的加工助剂在高温高压下经挤出或热压成型的板材或者型材。 木塑材料在有的国家或地方也称为塑木材料， 英文为ｗ ｏ ｏ ｄ － ｐ ｌ嬲ｔｉｃｃｏ ｍ ｐ ｏ ｓｉｔｅｓ（ 简称Ｗ Ｐ Ｃ ）。幽ｌ－ ｌ木塑复合材料州作廊柱木塑复合材料的产生可以回溯到２０ 世纪初期， 当时有人发明了一种主要由酚醛树脂和木粉构成的复合材料， 这种材料被用作变速杆的把手【ｌｌ， 由此开辟了木塑复合材料的商业市场。 自此以后， 木塑复合材料进入了一个高速发展的时期。１． １． ３． ２木塑复合材料的组成及分类木塑复合材料包括木质纤维（ 木粉、 农业作物、 麻纤维等）， 热塑性塑料（ 热固性塑料也可以使用， 但使用较少）， 填料（ 碳酸钙、 二氧化硅及滑石粉等）和加工助剂（ 偶联剂、 相容剂、 增塑剂、 润滑剂、 稳定剂、 抗氧剂等）。木塑复合材料有以下分类：２ 青岛理工大学工学硕士学位论文１． 按塑料基体分， 有Ｐ Ｅ 基木塑材料， Ｐ Ｐ 基木塑材料， Ｐ Ｖ Ｃ 基木塑材料，Ｐ Ｓ 基木塑材料， Ａ Ｂ Ｓ 基木塑材料等。２． 按塑料来源分， 有新料制木塑材料， 回收料制木塑材料和混合料制木塑材料。３． 按木质纤维处理方法分， 有木粉接枝型， 木材浸注型。４ ． 按木质纤维种类分， 有人造纤维（ 如木粉、 竹粉等）型， 天然植物纤维（ 木屑、 稻壳、 麦秸等）型。５． 按功能分， 有阻燃型木塑材料， 隔声型木塑材料， 保温型木塑材料等。６． 按成型方法分， 有挤出成型， 热压成型， 模压成型， 注射成型等。７ ． 按用途分， 有室内型， 例如地板， 门窗等； 户外（ 公园、 海边等）型，例如栈道板凳。木塑复合材料的挤出成型是指热塑性塑料（ 聚乙烯、 聚丙烯和聚氯乙烯等）和木质纤维材料经过预处理后在挤出机中通过加压、 加热， 使受热融化的塑料和木质纤维材料混合、 塑化， 最后连续通过口模成型的方法。 挤出成型几乎能加工所有的热塑性塑料， 周期短、 效率高、 可实现连续化生产， 是一种低耗能高产出的生产工艺【１】 １１５。１． １． ３． ３木塑复合材料的优势木塑复合材料（ ｗ Ｐ ｃ）正是随着石油产品的升价和环保问题而被发明， 它是木材的良好替代品。 该材料以预处理过的植物纤维或粉末（ 如木、 竹、 花生壳、椰子壳、 亚麻、 秸秆等）作为主要组分（ 质量分数达６０ ％以上）， 与高分子树脂复合而成的一种新型材料。 该材料兼具植物纤维和高分子材料两者的优点， 能替代木材， 可有效地缓解我国森林资源贫乏、 木材供应紧缺的矛盾， 主要应用在建材、 汽车工业、 货物的包装运输、 仓贮业、 装饰材料及日常生活用具等方面。 由于植物纤维的可再生性、 可被环境消纳性， 所以木塑复合材料（ Ｗ Ｐ Ｃ ）是一种极具发展前途的绿色环保材料， 其生产技术也被认为是一项有生命力的创新技术。１． ２研究现状近３０ 年来， 各国在建筑设计和施工、 保温墙体材料的开发和应用、 建筑节能法规的制定和实施、 建筑节能认证和管理等方面做了很多的工作， 不但节省了大 破建筑材料及建筑保温材料是实现建筑节能的最基本的条件， 各国在建筑中采用了大量的新型建材和保温材料。 实心砖已普遍被空心砌块和多孔砖所替代， 在空心砌块的墙体中， 为了提高墙体的保温性能， 隔断在砌块之间形成的空心通道的气流， 还要向空隙中填加膨胀珍珠岩、 散状玻璃棉或散状矿物棉等松散填充绝热保温材料。在建筑物的围护结构中， 不论是商用建筑还是民用建筑， 全部采用轻质高效的玻璃棉、 岩棉、 泡沫塑料等保温材料。 墙体的保温基本上有三种形式： 内保温、外保温和夹心保温。 居民建筑的墙体结构基本上是最外面一层为木质或塑料质的墙板， 然后是一层硬质的泡沫塑料， 里面就是墙的标准主体。 另外一种典型墙体的结构是在空心砌块或空心砖砌筑好的墙体的空腔中， 用高压缩空气把絮状的或块状的玻璃棉吹到空腔中， 填充密实， 同样能起到很好的保温作用。１． ２． ２国内保温墙体材料的发展概况近十多年来， 我国的新型墙体的研制与开发得到了蓬勃的发展， 随着新型建筑材料的不断发展， 许多新型墙体在我国也应运而生。 按照我国目前新型墙体的结构构造， 可以分为以下四类： ①建筑砌块类； ②轻质板材类； ③干式复合墙体；④湿式复合墙体。１． ２． ２． １建筑砌块类建筑砌块中较为常用的是混凝土小型空心砌块， 目前产量约为各类砌块的８ ０ ％以上。 由于建筑砌块具有的节能、 保温、 节约耕地等优点， 近年来其发展速度较快。 应当重视的是， 虽然目前建筑砌块的产量增长速度较快， 但我国的砌块工业与发达国家相比还存在着一定差距， 砌块生产工艺以及装备的落后， 砌块品种单一， 规格较少； 而且建筑砌块的砌筑还受到建筑高度、 整体性能、 块间密封、变形等方面的约束和制约。１． ２． ２． ２轻质轻质板材是近年来新兴的轻质墙体形式， 包括的品种很多， 其特点是重量轻，４ 青岛理工大学工学硕士学位论文生产综合耗能较低。 有些轻质板材能综合利用工业废渣， 施工安装方便， 它在使用中的特点是用量少， 施工速度较快， 在现代化房屋建筑中是不可缺少的。 根据板质材料分类， 目前国内有纸面石膏板、 纤维石膏板、 植物纤维轻板（ 包括稻草板、 麻屑板、 蔗渣板等）、 纤维水泥板（ 包括石棉水泥板、 水泥刨花板、 玻璃纤维增强水泥板即Ｇ Ｒ Ｃ 板等）以及轻骨料混凝土板材。 轻质板材， 可以说在某些方面反映了一个国家的建材工业水平和房屋建筑水平。 在我国， 建厂投资较大， 规模化程度不是很高， 而且有关轻质板材相应的设计规范和要求相对还不是很完善，但其仍然在我国有着广阔的前景。１． ２． ２． ３干式复合墙体复合墙体是前景广阔的新型墙体结构类型， 在近年来得到了迅猛的发展。 特点是墙体结构材料和保温材料合二为一， 组成新型复合墙体结构。 可以充分发挥各层材料的特长， 采用高效保温隔热材料， 达到重量轻、 强度高、 保温、 隔声、防火等目的， 与传统的三七实心砖墙相比， 传热系数降低一半， 是今后建筑围护结构的发展方向。 复合墙体的种类很多， 在我国常用的有隔热夹心板墙体、 纤维增强聚苯乙烯复合保温墙体、 混凝土岩棉复合墙体、 钢丝网岩棉复合墙体、 钢丝网泡沫塑料复合墙体、 泰柏板等。１． ２． ２． ４湿式复合墙体湿式复合墙体与干式复合墙体的区别是墙体在施工现场浇筑， 其特点仍是墙体结构材料和保温材料合二为一， 组成新型复合墙体结构。 干式复合墙体的墙板是在工厂里面预制好的， 在施工现场安装； 而湿式复合墙体是现场支模， 现场浇筑轻骨料混凝土或者发泡填充物， 而且有的墙体模板可以免拆， 直接作为墙体的外层， 简单方便， 施工速度很快， 而且整体性能优越， 有效地减少了热桥产生。１． ３研究意义、 目的及内容１． ３． １研究意义环保型木塑自保温墙板的产生是建筑保温墙板行业的一次革新， 符合建设资源节约型、 环境友好型社会整体目标的要求， 具有重大的社会意义、 行业意义和环保意义。１． ３． １． １社会意义５ 青岛理工大学工学硕士学位论文木塑自保温墙板采用独特的结构设计， 将承重功能和保温功能集于一身。 优良的材料和专用的胶结材料以及涂料， 不但保证了作为维护承重结构的强度， 保证了良好的保温隔热效果， 也使其可以进行表面处理和装饰， 在可安全使用和节能的同时， 达到了美观的效果， 对大力发展低碳经济、 绿色建筑， 在全社会范围内起到了示范作用， 必将掀起新型建筑保温材料持久的开发热潮。１． ３． １． ２行业意义目前我国保温墙板市场上产品种类繁多， 较为常见的有以Ｅ Ｐ Ｓ 作为主要保温材料的外墙外保温系统， 以铝板或纤维水泥板为面材、 聚氨酯泡沫为芯材的预制式拼装墙板。 与以前的保温系统相比， 这几种保温系统具有更好的保温性能，更高的房屋面积使用率和更低的生产成本。 虽然已占有较大的市场份额， 但仍存在一系列问题：（ １）成本仍然较高， 而且只有部分产品可以回收。（ ２）墙板的安装难以形成标准化， 现场施工较多。（ ３）墙板连接构造与理论模型不符， ７ 存在安全隐患。（ ４ ）墙板防水防渗措施不到位， 同时隔音防噪效果差。（ ５）无加固措施， 不便悬挂重物。（ ６ ）墙板自重大， 甚至可达到１４ ０ｋｇ／秆。（ ７ ）抗震性能差， 有较大震动时， 易产生裂缝。木塑自保温墙板采用特殊的四腔结构， 墙板尺寸经过Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ 软件分析得到；保温材料采用岩棉等无机棉， 在达到同等保温效果的条件下， 由于岩棉资源丰富，成本远远低于聚氨酯材料； 使用特殊材料， 抗震性能优越； 原材料便宜易得， 均可使用回收料， 原材料成本较低。１． ３． １． ３环境意义发展木塑复合材料的环境意义重大：（ １）塑料角度。 一方面， 随着工业化和城镇化步伐的大大加快， 人类生产对石油资源的需求越来越大， 致使石油资源接近枯竭， 另一方面， 由于人们日常生活中产生的塑料垃圾和农用地膜无法快速分解， 由此造成的环境污染和资源浪费极其严重。 一般的塑料回收方法多用焚烧或填埋， 但由此产生的大气污染和大片土地被浪费问题， 也使废弃塑料的回收再利用陷入进退两难的境地。６ 青岛理工大学工学硕士学位论文木塑自保温墙板的出现， 为废旧塑料的再利用提供了一个高效可行的方法。废旧塑料经粉碎清洗再处理后， 经过加热， 可以熔化， 冷却后再次成型。 没有有害气体和下脚料产生， 而且加工成木塑材料后， 附加值大大增加， 并缓解了困扰世界的石油危机问题， 可谓一举多得。（ ２）木质纤维角度。 由于人类的乱砍滥伐， 号称“人类之肺” 的亚马逊热带雨林面积已经急剧减少， 而中国的森林面积也日渐减少， 已不足建国初期的３０％。另一方面， 木材加工厂的大量加工木屑及下脚料却没有得到有效利用， 农村秸秆、棉杆以及南方地区的剑麻、 亚麻以及竹枝等大量地被遗弃、 被焚烧， 不但易引起山林火灾， 而且产生的大量烟雾也干扰了飞机的正常航行。在木塑自保温墙板中， 木质纤维的掺量达到３０ ％～７ ０ ％， 使大量的木屑和天然植物纤维找到更有价值的用途， 极大的提高了木材工业利用率。 废弃的木塑墙板也可以经破碎重新进行生产， 形成了循环使用的利用模式， 符合发展循环经济和建设节约型社会的要求。１． ３． ２研究目的试验结合国家“十一五” 科技支撑计划重点资助子课题“钢结构用木塑自保温外墙保温体系研究” ， 并与青岛某科技公司合作， 共同开发木塑自保温墙板的原材料、 生产工艺、 配方、 墙板构件， 以得到具有优异的保温隔热性能、 阻燃性能、耐久性能的保温墙板， 并结合钢结构实现工程应用。１． ３． ３研究内容木塑自保温墙板的开发研究是一个系统课题， 涉及到的知识面较广， 试验主要研究了以下内容： 木塑单板的基本性能、 木塑墙板的力学性能、 胶结耐久性能及墙板的相关配件设计， 具体如下：（ １）研究了木粉和填料对木塑复合材料物理力学性能的影响， 以期在达到使用要求的情况下， 使成本降到最低。（ ２）研究了温石棉纤维对木塑材料力学性能的增强作用， 使木塑材料的力学性能可以在较低的成本下得到大幅度的提高。（ ３）研究了阻燃剂种类及掺量对木塑墙板阻燃性能的影响， 以期使木塑材料能做到安全使用。７ 青岛理工大学工学硕士学位论文（ ４ ）研究了木塑材料在经过不同温度处理后的力学性能变化， 以期预测墙板的使用寿命， 并通过改善措施延长使用寿命。（ ５）研究了胶黏剂种类对木塑材料粘结性能的影响。（ ６）为了使墙板能具有更好的保温性， 本文还研究并设计了与墙板配套使用的部件的形状和尺寸。８ 青岛理工大学工学硕士学位论文２． １试验材料第２章试样制备高密度聚乙烯（ Ｈ Ｄ Ｐ Ｅ ）， ５０ ０ ０ Ｓ ， 中国石化总公司； 聚丙烯（ Ｐ Ｐ ），Ｔ ３０ Ｓ ， 兰州石化公司； 杨木粉， ８ ０ 目， 市售； 温石棉纤维， Ｗ ３０ ２（ 直径１ｐ ｍ ，平均长度３ｍ ｍ ）， 青海茫崖； 硼酸锌（ Ｚ Ｂ ）， 山东省安丘市增塑剂厂； 聚磷酸铵（ Ａ Ｐ Ｐ ）， 市售； 微胶囊化红磷（ Ｐ ）， 市售： 碳酸钙， ５４ ０ 目， 市售； 粉煤灰， ＩＩ级， 青岛四方电厂； 润滑剂， Ｒ Ｈ ． １１， 市售； 偶联剂， Ｋ Ｈ ． ５５０ ，青岛海化阻燃材料有限公司： 无水乙醇， 分析纯Ａ Ｒ ， 青岛华东化玻有限公司。２． ２试验仪器及设备双螺杆挤出机， Ｓ ＪＳ Ｚ ． ５ｌ／１０ ５， 青岛鑫泉塑料机械有限公司； 高速混合机， Ｍ Ｓ ＪＸ ． １， 张家港明塑机械厂； 电热恒温干燥箱， １０ １Ａ ． ４ ， 上海英松工矿设备有限公司； 万能制样机， ｚ Ｈ Ｙ Ｗ ， 河北省承德实验机厂； 双辊筒炼塑机，ｓＫ ． １６０ Ｂ ， 上海橡胶机械厂； ２５吨平板硫化机， ｘ Ｌ Ｂ ， 青岛第三橡胶厂； 捏合机，Ｎ Ｈ 型， 山东省莱州市珍珠化工机械厂； 电子拉力试验机， Ａ Ｉ． ７ ０ ０ ０ Ｓ ， 台湾高铁科技有限公司； 电子弯曲试验机， Ｔ Ｃ Ｓ ． ２０ ０ ０ ， 台湾高铁试验仪器厂； 简支梁冲击实验机， Ｘ Ｃ Ｊ． ４ ０ 摆锤式， 河北承德实验机厂； 扫描电子显微镜， Ｓ ． ３５０ ０ Ｎ ， 日立公司。２． ３试样制备工艺木塑复合材料较为常用的成型方法为挤出成型法和热压成型法， 挤出法可以２４ ｈ 不间断生产， 生产效率高， 但成型的试样形状较为单一； 热压法为间隔成型法， 生产效率低， 但可成型的制品形状较多， 下面简要介绍两种成型方法。２． ３． １挤出试样制备工艺试样的制备是试验的一个重要组成部分， 包括原料的处理， 配料， 混料， 烘干， 挤出成型， 制样。 其制备流程如下：９ 图２． １木塑试样的制备流程图２． ３． １． １备料以塑料ｌｏ ｏ 份为标准， 其他原材料及助剂按照配方依次称好， 塑料、 木粉及碳酸钙精确至１９ ， 其他助剂精确至Ｏ ． ０２９ 。２． ３． １． ２混料先将混料机清理干净， 关上出料口的门（ 一定要严密避免漏料）， 设定自动混料时间为３分钟。 打开混料机的盖子， 首先将称好的木粉放进混料机， 再加入塑料， 盖上混料机的盖子开始第一次混料。 一次混料结束后再加入润滑剂、 阻燃剂进行第二次混料。 最后将用酒精稀释好的偶联剂喷撒进去进行第三次混料。 第三次混料结束后让原料在混料机中静置２分钟， 开盖检查是否混料均匀。 如果不均匀再次自动混料３分钟； 如果均匀， 则从出料口放出混好的料， 装盘。２． ３． １． ３烘料将混好的料装盘后放进烘箱， 烘箱温度设定为１０ ５℃， 烘干２４ｈ 后取出， 在空气中冷却到室温。２． ３． １． ４挤出（ １）打开挤出机的电源， 设定相关温度。（ ２）设定主机转速为２０ ０ｒ／ｍ ｉｎ ， 喂料速度为２００ ｒ／ｍ ｉｎ ， 开始加料。１０ 青岛理工大学工学硕士学位论文（ ３）打开真空定型平台的水泵， 开始水冷。（ ４ ）待木塑制品进入真空板， 打开真空泵， 进行线）将挤出的木塑制品按一定长度进行切割， 以备制样。２． ３． ２热压试样制备工艺２． ３． ２． １木粉处理首先将木粉在ｌｏ ｏ ～１０ ５℃下烘干３ｈ ， 然后用９ ５％无水乙醇稀释硅烷偶联剂，与烘干后的木粉高速搅拌处理。 最后， 将混合偶联剂的木粉烘干２ ｈ ， 挥发溶剂，待用。 待溶剂挥发后， 加入其他助剂和树脂（ 木粉在复合体系中质量分数为６０％），在９ ０ ℃下， 于捏合机中捏合３ｍ ｉｎ 出料。２． ３． ２． ２混炼将辊筒（ 达到１０ ０ ℃时运行辊简）加热到预定温度１８ ０ ℃， 调整辊距， 加料混炼， 待塑化完全后用割刀翻剪打包２～３ｍ ｉｎ ， 最后调整辊距出片， 混炼时间约为８ｍ ｉｎ 。２． ３． ２． ３热压成型将平板硫化机加热到预定温度１８ ０ ℃， 将混炼好的料放入模具中。 加压到１～３Ｍ Ｐ ａ ， 进行预热并排气２～３次， 时间约为３ｍ ｉｎ 。 然后将压力升至１０Ｍ Ｐ ａ ，保压４ ｍ ｉｎ ， 再将模具进行冷却５ｍ ｉｎ ， 然后取出， 并按相关标准制样以便进行性能测试。 ３． １． １试验方法及方案木粉是木塑复合材料中的主要成分， 其掺量对木塑复合材料的物理力学性能有较大影响。 密度、 吸水率、 吸水厚度膨胀率、 高低温尺寸变化率执行Ｇ Ｂ ／Ｔ１７ ６５７ ． １９ ９ ９ 《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》 ， 拉伸强度执行Ｇ Ｂ 厂ｒ９ ３４ １． ２０ ０ ０ 《塑料拉伸性能试验方法》 ， 弯曲强度执行Ｇ Ｂ 厂ｒ ９３４１． ２０００《塑料弯曲性能试验方法》 。由于不同长径比的木粉在基体中的分散性不同， 导致其对复合材料界面相容性的影响也不同， 因此试验选择８０目的杨木粉作为试验材料。 为降低原材料成本，试验确定木粉掺量为４ ０％～７ ０％， 基本试验配方如表３． １所示。表３． １木粉一Ｈ Ｄ Ｐ Ｅ 体系木塑复合材料基本配方注： ・掺量均为各组分自体系中的质量百分比， 下同。３． １． ２木粉掺量对木塑复合材料物理性能的影响３． １． ２． １对密度的影响Ｕ蚤＼憾椒１２ 青岛理工大学工学硕士学位论文图３． １木粉掺量对木塑复合材料密度的影响聚乙烯的密度为０． ９０～０． ９４ ｇ ／ｃｎ ｌ３， 在掺入木粉后， 复合材料的密度急剧增加， 最高时达到１． ４ｇ ／ｃｍ ３， 这是因为木粉的密度为１． ４４～１． ５４ ｇ ／ｃｍ ３， 远远大于聚乙烯的密度。 随着木粉掺量的增加， 复合材料的密度也随之增加。 但由于木粉具有较大的长径比， 木质纤维之间会互相穿插， 不能紧密堆积， 当木粉掺量达到一定程度时， 复合材料就会产生较大的空隙， 使得密度降低， 最后稳定在１． ３∥ ｃｍ ３左右。３． １． ２． ２对吸水率和吸水厚度膨胀率的影响孚＼静＊督图３． ２木粉掺量对木塑复合材料吸水率的影响聚乙烯是典型的非极性高聚物， 吸水率极低， 基本上可以忽略不计。 木质纤维由于具有较多的分子间和分子内氢键， 极性很强， 是典型的极性大分子。 由图３． ２可以看到， 加入木粉后， 复合材料的吸水率急剧升高， ３ｄ 吸水率达到２． ４ ％，而且随着时间的延长， 复合材料的吸水率呈直线式增长。《静邕龄蜊卧＊督木粉掺量／％测试时间／ｄ图３． ３木粉掺量对木塑复合材料吸水厚度膨胀率的影响吸水厚度膨胀率与吸水率有直接关系。 随着木粉掺量的增加， 复合材料的吸水厚度膨胀率也随之增大。 但当增大到一定程度后， 由于复合材料的表面被一层聚乙烯膜包覆， 限制了复合材料继续膨胀， 厚度膨胀率趋于稳定。 当木粉掺量达到７ ０ ％后， 由于木粉在塑料中严重分散不均匀， 塑料全部游离到表面， 吸水率大１３ 青岛理工大学工学硕士学位论文大降低， 膨胀率也随之降低。３． １． ２． ３对高低温尺寸变化率的影响毋得碘｛ 争（忉《赠蟮幄木粉掺ｔ／％测试时间／ｄ图３． ４ 木粉掺量对木塑复合材料高低温尺寸膨胀率的影响与木材相比， 聚乙烯的连续工作温度范围比较窄。 聚乙烯的连续耐热温度最高只有６０ ℃， 而木粉则可达到１０ ０ ℃以上， 因此， 聚乙烯的性能对温度变化比较敏感。 在高温时， 聚乙烯分子链较活跃， 开始膨胀， 产生内在的张力， 使得木粉纤维之间变得松散， 体积变大。 随着时间的延长， 复合材料形状严重变形， 导致无法正常使用。３． １． ３木粉掺量对木塑复合材料力学性能的影响３． １． ３． １对弯曲强度的影响木粉掺量／％图３． ５木粉掺量对力学性能的影响由图３． ５可以看出， 在低掺量时， 木塑材料的弯曲强度随着木粉掺量的增加而提高， 这是由于复合材料中木质纤维越来越多， 趋近于纯木材。 从微观角度讲，木质纤维中的主要成分是纤维素， 而大量氢键的存在使得其分子链不易旋转， 是一种刚性很强的分子， 掺加量越多， 复合材料的刚性越强， 抵抗变形的能力也越强， 其弯曲强度也越高。 但当木粉掺量超过６０ ％后， 由于复合材料中的塑料含量低于３０ ％， 塑料在复合材料中已不再是连续相， 无法将木纤维连结在一起， 使得１４侣坦竹舛吆倡伯侄竹８６４２０叠｛雠嚼 青岛理工大学工学硕士学位论文木纤维在复合材料中大量积聚， 形成大量“孤岛” ， 在受到外部载荷时， 在塑料与木纤维的界面处形成大量的应力集中点， 由于塑料太少， 在载荷继续增大的情况下， 界面处便产生了裂纹， 使得弯曲强度显著降低。３． １． ３． ２对拉伸强度的影响随着木粉掺量的增加， 木塑材料的拉伸强度先上升然后下降。 这是因为在低掺量时， 由于木粉颗粒具有较大的长径比， 在混合挤出过程中， 木粉颗粒会相互交叉【３】 ， 互相“锁住” 对方， 增加了移动的难度。 在进行拉伸试验时， 由于试验速度较小， 尽管聚乙烯分子链可以运动， 但需要克服塑料． 木粉之间和木粉． 木粉之间的阻力， 木粉掺量越多， 阻力越大， 聚乙烯分子运动越困难， 拉伸强度也就越大。当木粉掺量达到７ ０ ％时， 拉伸强度随温度上升或下降时均下降。 这是因为由于纤维素具有很强的极性， 当木粉掺量达到７ ０ ％时， 木粉在复合材料中已成为连续相， 并且相互“聚团” ， 产生很多的空隙， 在受到外力时， 空隙成为应力集中点，裂纹在此首先产生， 然后沿着空隙延伸， 并逐渐成为裂缝， 致使强度迅速降低。３． ２填料对木塑复合材料性能的影响填充改性是指在塑料中添加廉价的非金属矿粉体材料或其它材料， 从而降低制品的原材料成本， 同时还可以显著地改善材料的某些性能， 比如刚性、 硬度和耐热性等。 通常使用的粉体材料有碳酸钙（ 轻钙、 重钙）、 滑石粉、 木粉、 高岭土、 氢氧化铝、 氢氧化镁、 水镁石粉、 重晶石粉等【２Ｊ， 如表３． ２所示。表３． ２几种主要填充材料及在聚乙烯塑料中的改性效果填料种类改性效果碳酸钙（ 重钙、 轻钙）降低成本、 提高冲击性能、 改善印刷性滑石粉（ 片状）降低成本， 提高抗冲击性能、 提高尺寸稳定性云母粉（ 片状）显著提高刚性和耐热性， 尺寸稳定性和耐高温硅灰石（ 针状）炭黑有一定增强效果， 提高表面硬度制作导电塑料， 提高耐光照老化性１５ 青岛理工大学工学硕士学位论文尽管木塑复合材料可以使用回收料进行生产， 但由于技术和设备等多方面的原因， 目前其价格仍要高于同等性能的实木产品。 木塑复合材料较高的成本已经成为限制其快速发展的主要原因。 本试验从基本配方角度研究了填料（ 碳酸钙、 粉煤灰）对木塑复合材料物理力学性能的影响， 以期在保证基本强度的前提下， 使产品的生产成本降到最低。３． ２． １试验方法及方案密度、 吸水率、 吸水厚度膨胀率、 高低温尺寸变化率执行Ｇ Ｂ ／Ｔ１７ ６ ５７ ． １９ ９ ９《人造板及饰面人造板性能试验方法》 ， 拉伸强度执行Ｇ Ｂ 厂ｒ９３４１． ２０００《塑料拉伸性能试验方法》 ， 弯曲强度执行Ｇ Ｂ 厂ｒ ９３４１． ２０００《塑料弯曲性能试验方法》 。３． ２． １． １填料的选择填料的加入， 虽然可以大大降低生产成本， 但在一定程度上也会降低材料的物理力学性能， 粉煤灰和碳酸钙在复合材料中只有填充作用， 粒径不可以太大，同时， 考虑到成本问题， 本文选择５４ ０ 目的碳酸钙和ＩＩ级粉煤灰作为填充材料。表３． ３碳酸钙． Ｈ Ｄ Ｐ Ｅ 体系木塑复合材料基本配方１６ 青岛理工大学工学硕士学位论文３． ２． ２碳酸钙对木塑复合材料性能的影响３． ２． ２． １对密度的影响图３． ６碳酸钙掺量对木塑复合材料密度的影响聚乙烯的密度为Ｏ ． ９ ０～０． ９ ４ ９ ／ｃｍ ３， 在掺入碳酸钙后， 复合材料的密度急剧增加， 最高时达到１． ５５∥ ｃｍ ３， 这是因为重质碳酸钙的密度为２． ６０～２． ７ ５ ｇ ／ｃＩｎ３， 远大于聚乙烯的密度。 随碳酸钙掺量的增加， 复合材料的密度也随之增加。 当掺量较大时， 易堆积， 使木塑材料挤出困难， 不宜多加， 密度一般在１． ４ ５∥ ｃｍ ３左右。３． ２． ２． ２对吸水率和吸水厚度膨胀率的影响长＼褂苌督１． ４１． ２孚蒋１． ｏ秘８趟０． ６嬖０． ４瞽０． ２碳酸钙掺量／％测试时间／ｄ图３． ７ 碳酸钙掺量对木塑复合材料吸水率的影响碳酸钙掺量／％测试时间／ｄ图３． ８ 碳酸钙掺量对木塑复合材料吸水厚度膨胀率的影响碳酸钙属于无机物， 本身不具有吸水性。 但碳酸钙由于粒径很小， 在常温下形成很多微孔结构， 微孔结构易吸水， 所以就形成了随着碳酸钙掺量的增加， 两１７８６４２Ｏ８６４２０ 青岛理工大学工学硕士学位论文种作用此消彼长， 吸水率和吸水厚度膨胀率出现有时升高有时降低的现象。３． ２． ２． ３对高低温尺寸变化率的影响乎＼静晕｛ 争（々世赠警褪图３． ９ 碳酸钙掺量对木塑复合材料高低温尺寸变化率的影响由于碳酸钙的耐热温度较高， 又是小分子化合物， 对温度不敏感。 因此， 当温度发生较大变化时， 木塑材料的的尺寸变化率较小。 由上图可以看到， 随着碳酸钙掺量的增加， 经过３天试验之后， 高低温尺寸变化率变化幅度越来越小， 这说明碳酸钙可以在一定程度上抑制材料尺寸的变化。３． ２． ２． ４对弯曲强度的影响图３． １０ 碳酸钙掺量对木塑复合材料力学性能的影响由图３． １０ 可以看出， 当碳酸钙掺量在２０ ％～４ ０ ％之间变动时， 木塑材料的弯曲强度也同样呈现出先升高再降低的现象。 这是因为碳酸钙粒子的粒径远远小于木纤维的粒径， 在低掺量时， 较细的碳酸钙粒子正好填充了木纤维粒子间的间隙， 使得材料的密实度提高， 材料承受的应力增加， 弯曲强度提高。 当碳酸钙的掺量大于３０ ％时， 由于碳酸钙粒子属于无机粒子， 本身的分子力非常小， 而且不会与塑料以及木纤维产生较大的分子间作用力， 使得复合材料内部的各种作用力减少， 没有产生交联， 只是机械地混合在一起， 承受的应力减小， 弯曲强度也随之降低。３． ２． ２． ５对拉伸强度的影响１８侣佗竹舱ＯＯ０００００００《瓣映锹伊眨赠单恒侣佗穹｜佗伯８６４２０是趟嚼 青岛理工大学工学硕士学位论文随着碳酸钙掺量的增加， 木塑复合材料的拉伸强度逐渐降低。 这是因为碳酸钙属于无机粒子， 与木粉和塑料之间几乎没有作用力。 碳酸钙的掺量越多， 体系中的应力集中点就越多， 就有更多的弱界面， 体系的拉伸强度就越低。３． ２． ３粉煤灰对木塑复合材料性能的影响３． ２． ３． １对密度的影响粉煤灰掺量／％图３． １ｌ粉煤灰掺量对木塑复合材料密度的影响ＩＩ级粉煤灰密度为１． ８￣ ２． ３ ｇ ／ｃｍ ３， 比碳酸钙略低。 由上图可以看到， 随着粉煤灰掺量的增加， 木塑复合材料的密度在１． ４ｇ ／ｃｍ ３左右浮动， 变化不大。３． ２． ３． ２对吸水率和吸水厚度膨胀率的影响粉煤灰掺量／％测试时间／ｄ图３． １２粉煤灰掺量对木塑复合材料吸水率的影响粉煤灰掺量／％图３一１３粉煤灰掺量对木塑复合材料吸水厚度膨胀率的影响粉煤灰的吸水率很小， 几乎可以忽略不计， 因此， 随着粉煤灰掺量的增加，１９８６４２Ｏ０Ｏ０Ｏ芝许湫制倒卧＊督 青岛理工大学工学硕士学位论文吸水率和吸水厚度膨胀率呈减小的趋势。３． ２． ３． ３对高低温尺寸变化率的影响图３． １４ 粉煤灰掺量对木塑复合材料高低温尺寸变化率的影响由于粉煤灰的耐热温度较高， 又是小分子化合物， 对温度不敏感。 因此， 当温度发生较大变化时， 木塑材料的的尺寸变化率较小。３． ２． ３． ４对弯曲强度的影响图３． １５粉煤灰掺量对木塑复合材料力学性能的影响由图３． １５可以看出， 粉煤灰对木塑材料弯曲强度的影响与碳酸钙对木塑材料弯曲强度的影响基本一致， 因为都属于无机微细粒子。 与碳酸钙稍有不同的是，在掺量超过３０ ％后， 掺有粉煤灰的木塑材料的弯曲强度迅速下降。 这是由于ＩＩ级粉煤灰的粒径要大于碳酸钙的粒径， 在大掺量时， 产生了大量的空隙， 使强度迅速降低。３． ２． ３． ５对拉伸强度的影响随着粉煤灰掺量的增加， 木塑复合材料的拉伸强度逐渐降低。 这是因为粉煤灰属于无机粒子， 与木粉和塑料之间几乎没有作用力。 粉煤灰的掺量越多， 体系中的应力集中点就越多， 就有更多的弱界面， 体系的拉伸强度就越低。侣似佗会｜０００００００００％／斛暮锹巾眨赠警挺侣惶竹８６４２Ｏ砖皇毯嚼 青岛理工大学工学硕士学位论文３． ３温石棉纤维对木塑复合材料增强作用的研究经过近十年的研究与发展， 木塑复合材料的各种机械性能相比初期有了显著的提高， 但相对于实木来讲， 其力学性能仍有很大差距。 我国是温石棉纤维生产大国， 温石棉纤维耐碱、 耐火性能优良， 而且其机械性能与玻璃纤维相近。 因此，试验研究了温石棉纤维的掺量对木塑材料性能的影响， 并与玻璃纤维对木塑材料的增强效果进行比较。３． ３． １试验方法及方案由于温石棉纤维的长径比对其增强作用有较大影响， 长径比不可太大， 也不能太小， 本文选择长径比为３０ ０ ０ ： １， 基本配方如下：表３． ５基本配方注： 温石棉纤维含量指温石棉纤维在复合体系中所占的质量分数， 下同。３． ３． ２纤维掺量对弯曲强度的增强作用富Ｑ ．＝憾霞曩静０５１０１５２０纤维含敏钧富正＝●辎鲁１蕾０５１０１５２０纤维含量（ ％）图３． １６ 温石棉纤维含量对弯曲强度的影响图３． １７ 温石棉纤维含量对弯曲模量的影响由图３１６及图３． １７ 可以看出， 添加１５％温石棉纤维后， 木塑材料的弯曲强度由３４ Ｍ Ｐ ａ 增加到４ ２． ３Ｍ Ｐ ａ ， 增加幅度为２４ ． ３％。 弯曲模量由３４ ８ ｌＭ Ｐ ａ 增加到６１３４ Ｍ Ｐ ａ ， 增加幅度为７ ６． ２％。 温石棉纤维的增强效果如此之高是与其微观结构２ｌ 可由式生； 旦ｄ（ １）２ｆ ， ”式中： ｌ。 广临界长度， ｍ ｍｄ 纤维直径， ｍ ｍｏｒ纤维的拉伸强度， Ｍ Ｐ ａ暂一界面剪切强度， Ｍ Ｐ ａ只有当温石棉纤维的长度大于临界长度时， 才能起到增强作用。 较短的温石棉纤维仅仅起到了填料的作用。 由于这类纤维破坏了基体材料的连续性， 使得基体中的载荷不能有效地传递到纤维上， 一定程度上反而会降低复合材料的强度。经公式（ １）计算得知， 本实验的温石棉纤维（ 剪切强度为Ｏ ． ２ Ｍ Ｐ ａ ）的临界长度为２． ５ ｍ ｍ ， 而选用的纤维长度大于临界长度， 增大了复合材料体系的拉伸强度。・再次是由温石棉纤维的微观结构特征决定的。 通过电镜观察可以发现， 石棉纤维是中空的薄壁管， 温石棉内径为１岬， 平均长度为３ｍ ｍ 。 在混炼和模压的过程中， 在高压下， 会有一部分塑料熔体运动到中空的薄壁管中， 形成实心的纤维薄壁管， 使得纤维的刚度大大提高， 木塑材料的弯曲强度和弯曲模量也显著提高。３． ３． ３纤维掺量对拉伸强度的增强作用富山芏刨魑圣辅０５１０１５２ ０纤维含量（ ％）图３． １８ 温石棉纤维含量对拉伸强度的影响由图３． １８ 我们可以看出， 没有掺加温石棉纤维的木塑复合材料在木粉掺量 青岛理工大学工学硕士学位论文较高的情况下， 拉伸强度非常低， 只有１９ ． ６７ Ｍ Ｐ ａ 。 添加５％温石棉纤维后， 拉伸强度提高到２２． ５ Ｍ Ｐ ａ ， 提高了１５％； 当温石棉纤维添加量达到１５％， 拉伸强度达到了２８． ３４Ｍ Ｐ ａ ， 提高了４ ２． ３％， 可见温石棉纤维的增强效果十分显著。 这是因为温石棉纤维的抗张强度在常温下可达到１３０ ０ Ｍ Ｐ ａ ， 远远大于塑料和木粉的抗张强度。通过电镜观察拉伸断裂面可以发现， 如图３． １９ 所示， 断裂面上的温石棉纤维有一小部分断裂， 其他的则被完整拉出...
