废旧塑料原料与竹加工剩余物制作竹塑复合板的试验研究

为使物料均匀混合，将干燥好的废旧聚丙烯塑料和竹废料（含水率5％左右）按既定的配比放于粉碎机中共混粉碎。粉碎后物料颗粒直径约0.80mm左右。以正交表中设定的密度作为压制样品的预定密度，再由所制板材的材积、物料配比即可确定板坯铺装时的用量，偶联剂用量为物料总量的1％。采用手工铺装、型框成型的方法。样品尺寸：（mm）400×400×14，热压工艺采用冷-热-冷工艺，热压温度为174℃。
表2正交试验安排与结果表

2性能检测和结果分析
2.1性能检测
将压制的九种样品按GB/T17657-1999人造板及饰面人造板理化性能试验方法标准中4.2和4.9的规定，进行密度、静曲强度和弹性模量的检测。检测结果见表2。
为了便于分析，给出正交实验结果分析直观图（图1，图2）。

2.2试验结果分析：
1）制得的几种样板表面光滑，平整，板内无孔隙，无局部松软、分层、炭化等缺陷，整体性能较好。说明利用平压法将废旧塑料和竹废料复合制板技术是可行的，但板材的表面和端面有白色色斑，分析认为系塑料粉碎不够彻底，仍留有少许大颗粒所致。
2）密度对板材性能的影响：由直观图可知，在三种工艺因素中，密度对板材的性能影响最大。在本试验条件下，板材的静曲强度和弹性模量随着密度的增大而增大。当密度在从0.65g/cm3到0.75g/cm3的变化过程中，二者的增长迅速，在0.75g/cm3到0.85g/cm3的变化过程中增长有所变缓。但在密度为0.85g/cm3时，板材的力学性能指标绝对数值较大。考虑到密度越大，成本越高，密度取0.85g/cm3比较合适。
3）物料配比对板材性能的影响：由直观图可以看出，随着物料配比中竹废料含量的增大，所得制品的静曲强度会降低，并且当配比高于55∶45以后，静曲强度降低的更快。这是由于在复合材料的成型过程中，受热熔化的塑料在压力的作用下会在竹废料颗粒表面流展，润湿，然后发生和偶联剂之间相互分子或原子的扩散、渗透从而形成复合界面。在一定程度上塑料越多，越易形成复合界面，材料的整体强度越高。同时随着塑料的减少，竹废料的增加，板的内结合性能降低，使得板材的力学性能都呈降低的趋势。
物料配比在55∶45以下时，其弹性模量会增大，而高于55∶45时，其弹性模量值急剧下降。这是由于颗粒状的竹废料含量较低时，颗粒较均匀地分布在塑料基体中，竹废料作为增强物质，会阻碍导致塑料塑性变形的错位运动或分子链的运动，从而导致材料的刚性增强。并且在一定的组分范围内，对于宏观均匀的复合材料，弹性特性的复合是一种混合效应，是各物料弹性性能取长补短共同作用的结果，是各物料弹性一定程度上的平均。而竹材的刚性要优于聚丙烯塑料的刚性，故物料配比在55∶45以下时，其弹性模量会随着竹废料的增大而增大。但随着塑料的减少，竹废料的增加，板材的内结合性能降低，使得板材的力学性能都呈降低的趋势。故物料配比在55∶45以上时，与静曲强度一样，弹性模量会随着竹废料的增加而降低。
在本试验条件下，物料配比取55∶45较好。
4）热压时间对板材性能的影响：本试验采用热塑性的聚丙烯塑料颗粒和竹废料共混，热压时，应保证塑料的充分熔融，而竹材的传热系数较小，所以热压时间应适当延长。由直观图可以看出，静曲强度在热压时间为16min和19min时基本一致，时间延长至22min时强度增加较快。热压时间取22min为好。
3优化工艺条件的重复试验与再生循环利用
综合分析制品密度、物料配比、热压时间对性能的影响，较优的工艺条件为：密度0.85g/cm3，物料配比55∶45，热压时间22min。在热压温度是174℃的条件下，按较优参数重复试验压制复合板材并检测其性能指标。检测结果为：弹性模量1999MPa，静曲强度21.35MPa，密度0.846g/cm3，内结合强度0.53MPa，吸水厚度膨胀率6.9％。为便于比较，将刨花板、中密度纤维板与优化工艺压制的复合板的性能列于表3。
表3废塑料/竹废料复合板材与刨花板、纤维板性能的比较