플라스틱용 유기 충전재로서 목재 가루는 다양한 공급원, 저렴한 가격, 낮은 밀도, 우수한 단열성, 가공 장비의 마모 감소 등 다른 무기 충전재가 따라올 수 없는 우수한 특성을 많이 가지고 있습니다.
하지만 매트릭스 수지와의 낮은 호환성, 용융 열가소성 수지에서의 낮은 분산 효과, 낮은 유동성, 압출 성형의 어려움 등으로 인해 무기 충전제처럼 널리 사용되지는 못했습니다.
목재 가루의 주성분은 많은 수의 수산기를 포함하는 셀룰로오스이기 때문에 이러한 수산기는 분자 간 수소 결합 또는 분자 내 수소 결합을 형성하여 목재 가루를 8% ~ 12%의 수분 흡수율로 흡수성, 매우 강한 반면 대부분의 열가소성 수지는 비극성 및 소수성이므로 둘 사이의 상용 성이 좋지 않고 계면에서의 결합력이 매우 작습니다.
따라서 우수한 성능과 조건을 갖춘 플라스틱-목재 복합 재료를 얻을 필요가 있습니다.
가장 먼저 해결해야 할 것은 재료 호환성 문제입니다. 호환성 문제는 주로 다양한 수식어를 추가하여 해결합니다.
다양한 개질제를 사용한 후 복합소재의 성능이 향상되는 이유는 무엇인가요? 무극성 매트릭스 수지와 극성 목재 가루 사이의 계면에는 개질제 사용으로 인해 어떤 변화가 생겼나요?
복합재료의 충격파괴를 주사전자현미경(SEM)으로 촬영한 사진을 분석하여 이 질문에 대한 해답을 얻고자 합니다. 목재 가루(60 메쉬)를 개질제를 사용하지 않고 HDPE에 직접 혼합하여 얻은 복합재료와 목재 가루에 1.5% 실란 결합제를 처리하여 제조한 복합재료를 선정하고, PE-g- MAH 및 EVA-g-MAH 개질 복합재료 6종을 대상으로 충격파괴 형태 분석을 실시하였습니다.
그림은 HDPE/목재 분말 복합 소재의 상온 충격 파단 형태를 보여줍니다.l
(참고: a는 변성되지 않은 것, b는 실란 결합제, c는 PE-g-MAH 변성, d는 EVA-g-MAH 변성).
그림과 같이: 사진 a-1과 a-2에서 우리는 복합 재료 HDPE와 수정자가없는 목재 가루 사이의 계면이 벗겨진 후 매우 부드럽고 깔끔하다는 것을 분명히 알 수 있으며, 이는 목재 가루와 HDPE 2 상 사이의 계면이 호환성이 매우 열악하고 둘 사이의 계면 접착력이 매우 작다는 것을 보여줍니다. 따라서 재료가 외력을 받으면 계면 층이 효과적인 힘 전달을 형성 할 수없고 목재 분말과 매트릭스 수지가 쉽게 벗겨집니다.
사진 b-1 및 b-2에서, 목재 가루를 처리하기 위해 1.5% 실란 커플 링제를 사용한 후 제조 된 복합 재료의 충격 파괴 형태가 크게 변화하고 표면이 더 이상 수정되지 않은 이전과 같지 않아 매끄럽고 표면에 섬유질 물질이 많이 부착되어 있음을 알 수 있습니다. 이는 파단 과정에서 매트릭스 수지가 변형되어 커플 링제에 의해 개질 된 목재 분말과 HDPE 사이에 효과적인 계면층이 형성되어 목재 분말과 HDPE 매트릭스 간의 계면 결합을 향상 시킨다는 것을 나타냅니다. 목재 가루와 HDPE 사이의 계면을 파괴하려면 강한 힘이 필요합니다.
사진 c-1 및 c-2는 PE-g-MAH 6 개를 호환 제로 사용하여 제조 된 목재 플라스틱 복합재의 충격 파괴 형태를 보여 주며 표면이 첨가 전처럼 매끄럽고 평평하지 않습니다. 이는 PE-g-MAH의 사용이 복합재 인터페이스의 호환성을 향상시키고 HDPE와 목재 가루 표면 사이의 친화력을 향상 시켰음을 나타냅니다.
사진 d-1 및 d-2는 호환제로 EVA-g-MAH 6 개를 첨가하여 제조 한 복합 재료의 충격 파단 형태입니다. 파단 후 파단 표면에 일부 길쭉한 섬유질 물질이 나타나는 것을 볼 수 있습니다. 목재 분말과 매트릭스 수지 박리에 의해 남겨진 공동은 명백한 변형을 가지고 있습니다. 이는 복합재의 계면 호환성을 향상시키기 위해 EVA-g-MAH를 사용했기 때문입니다. 목재 분말과 매트릭스 수지는 외력의 작용으로 벗겨져 매트릭스 수지의 변형을 초래합니다. 위의 분석 및 관찰 결과, 커플 링제로 처리 된 목재 분말 또는 상용화 제의 사용은 목재 분말과 HDPE 계면 간의 상용 성을 효과적으로 개선하고 계면 접착력을 개선하여 복합 재료의 성능을 향상시킬 수 있다는 결론을 내릴 수 있습니다.
