光稳定剂对PE木塑复合材料老化性能的影响

盛清泉，吴章康

（西南林业大学材料工程学院，云南 昆明 650224）

光稳定剂对PE木塑复合材料老化性能的影响

盛清泉，吴章康

（西南林业大学材料工程学院，云南 昆明 650224）

木塑复合材料集合了木材和塑料的优点，对废弃资源进行了很好地回收与利用，可应用于室内装修、公共设施、建筑及汽车领域，如做公园的路径用地板、栅栏、凉亭、装饰等，近年来发展迅速。然而，由于户外环境中经受阳光、水分、温度变化及生物腐蚀等多方面综合作用，木塑复合材料的外观受到影响，其力学性能也开始下降。文章对木塑复合材料的强制老化性能进行了探讨。

木塑复合材料；强制老化；光稳定剂

木塑复合材料(Wood Plastic Composites，简称WPC)是以木材（木粉、木纤维）为主要原料，利用合适的处理方法使其与各种热塑性塑料，通过不同的复合和成型方法生成的高性能、高附加值的新型复合材料。文章选用三种光稳定剂，分别是UV-531二苯甲酮类光稳定剂、UV-326苯并三唑类光稳定剂、和GW-944受阻胺类光稳定剂，通过测试PE基木塑复合材料的弯曲破坏载荷、静曲强度、24h吸水率、耐光色牢度，研究三种光稳定剂对PE基木塑复合材料的抗老化效果。

1 材料和方法

1.1 实验材料

木粉（60目）取自于楚雄中信塑木新型材料有限公司；聚乙烯为聚乙烯饮料瓶回收再造粒料；偶联剂、碳酸钙等添加剂，均由楚雄中信塑木新型材料有限公司提供；三种光稳定剂市购。试验原辅材料见表1。

表1 试验所用原辅材料

1.2 试件制备

将木粉、聚乙烯、阻燃剂、偶联剂及其它添加剂按相应配方在高速混炼机中180℃条件下混合，再利用同向双螺杆造粒机（温度为180℃）进行造粒，最后通过锥形双螺杆挤出机（温度为180℃）挤出成型，并经冷却、截取获得最终试件。PE、橡胶木木粉与阻燃剂的配比见表2。

1.3 试验设备

试验主要设备和性能测试仪器见表3。

1.4 性能测试

将试件按照GB/T17657-1999锯切好后，将试件放入老化箱，按照GB/T16422.2-1999进行老化试验，按照GB/T24508-2009设置试验条件黑板温度为65℃、相对湿度为50%、辐照度为290～800nm、550W/m2、老化时间为2000h(为了节省时间和成本，D、E、F三组老化时间为1000h)。弯曲破坏载荷、弹性模量、吸水率按照国标GB/ T17657-1999进行测试，测试试件的样本数为2；色牢度按照国标GB/T16422.2-1999进行测试。具体试件尺寸见表4。

表2 PE 基木塑复合材料配比

表3 试验仪器

2 结果与分析

2.1 三类光稳定剂对力学性能的影响

三类光稳定剂木塑地板弯曲破坏载荷残余率、静曲强度残余率，测试结果见表5。为了更加清晰直观的区分三种光稳定剂力学性能的优劣，通过柱状图进行表征，结果见图1、图2，图中横坐标代表三种光稳定剂，纵坐标分别代表弯曲破坏载荷残余率、静曲强度残余率。

（1）弯曲破坏载荷残余率。由图1可知：采用三类不同的光稳定剂的木塑复合材料经强制老化后弯曲破坏载荷的残余率有一定差别，总的来说二苯甲酮类最优、苯并三唑类次之，受阻胺类最差。采用了UV-326的木塑复合材料的弯曲破坏载荷残余率最大为91.65%，但其市场价格较高，增加了生产成本；采用了GW-770的木塑复合材料弯曲破坏载荷残余率最低为82.19%，但仍满足国标 GB/T24508-2009《木塑地板》对木塑地板弯曲破坏载荷残余大于80%的要求。

表4 试件尺寸

表5 抗老化型木塑复合材料力学性能测试结果（不同老化剂）

图1 木塑复合材料弯曲破坏载荷残余率（不同老化剂）

图2 木塑复合材料静曲强度残余率（不同老化剂）

（2）静曲强度。由图2可得：采用三种不同的光稳定剂的木塑复合材料经强制老化后静曲强度的残余率有一定差别，总的来说二苯甲酮类最优、苯并三唑类次之，受阻胺类最差。采用了UV-326的木塑复合材料的静曲强度残余率最高为92.59%；采用了GW-944的木塑复合材料静曲强度残余率最低为72.40%。

2.2 三类光稳定剂对24h吸水率的影响

三种光稳定剂木塑地板24h吸水率测试结果见表6。为了更加清晰直观的区分三种光稳定剂对吸水率的影响，通过柱状图进行表征，结果见图3，图中横坐标代表三种光稳定剂，纵坐标代表24h吸水率。

表6 抗老化型木塑复合材料吸水率测试结果（不同老化剂）

图3 木塑复合材料吸水率（不同老化剂）

由图3可知：采用三类不同的光稳定剂的木塑复合材料经强制老化后24h吸水率均有增幅。其中采用了UV-327的木塑复合材料24h吸水率增幅最大为0.25%，老化后的24h吸水率为0.70%，满足国标GB/T24508-2009《木塑地板》基于不发泡木塑地板吸水率＜3%的要求。

对吸水率测试结果进行无重复双因素方差分析，结果见表7，其P的行值、列值分别为：P行=0.001571，说明光稳定剂种类和老化对木塑地板的吸水率有显著性影响（α=0.05）。

2.3 三类光稳定剂对色牢度的影响

三类光稳定剂木塑地板色差测试结果见表8。

由表8可知：经过强制老化后，采用三类光稳定剂的木塑复合材料都发生了明显的褪色现象，其中以使用了GW-944的木塑复合材料褪色最为严重，明度值上升了21.03，蓝度上升了5.3，色差变化ΔE*为21.93。但总体来说三类光稳定剂对木塑复合材料的色牢度影响差别较小。

3 结束语

（1）采用三类不同的光稳定剂，木塑复合材料力学性能的保留率有明显差别，采用UV-326的木塑复合材料的弯曲破坏载荷、静曲强度保留率最大为91.65%、92.59%。

（2）采用三类不同的光稳定剂，木塑复合材料的吸水率变化存在明显差异。采用UV-327的木塑复合材料的吸水率变化最大，老化前后的差值达到0.25%。

（3）采用三类不同的光稳定剂，木塑复合材料的耐光色牢度变化有一定差异，但差异不明显。采用GW-944的木塑复合材料的颜色变化最大，明度上升了21.03。

表7 抗老化型木塑复合材料吸水率方差分析（不同老化剂）

表8 抗老化型木塑复合材料色差测试结果（不同老化剂）

综合考虑力学性能、吸水率、色牢度和三类光稳定剂的市场价格，GW-944对木塑颜色的保护效果差，UV-327对木塑吸水率的影响大，而且市场价格高，因此比较适合实际生产的光稳定剂是UV-531。

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Effects of Light Stabilizers on Aging Properties of PE Wood Plastic Composite Materials

Qing-quan Sheng,Zhang-kang Wu
(Southwest Forestry University,School of material engineering,650224)

Wood plastic composite materials set the advantages of both wood and plastic.By using it the waste resource were good recovery and utilization. This material can be used in indoor decoration,public facilities, construction and automotive fields,such as park of the path with the floor,fence,pavilion,decoration etc.,and developed rapidly in recent years. However,due to the outdoor environment subjected to sunlight,moisture, temperature changes and biological corrosion etc. various comprehensive effect,the appearance of wood plastic composite materials was affected and the mechanical properties have also begun to decline. The WPC forced aging performance is discussed in this paper.

WPC;Forced aging;Light stabilizer

TB33

A

1671-3818（2016）04-0045-03

盛清泉（1989-）男，湖南长沙人，西南林业大学2013级硕士研究生，研究方向：木质复合材料

吴章康（1967-），男，安徽枞阳人，博士生导师，研究方向：木质复合材料。