强而韧塑木复合篮球场地板 材料板材性能分析及其制备方法

李小坤

摘 要：文章制备了一种具备坚固延展性的塑木复合材料板，针对塑木复合材料板制备的方法及综合性能展开研究。塑木复合材料基于自身高韧性与耐磨性适用于制造韧性弹力强度较高的产品，例如：防撞板墙、篮球地板、篮球架板、高价值器械包装托盘等;塑木复合材料板由改性木粉、界面胶剂、改性橡胶颗粒、柏油、氧化聚乙烯以及抗氧剂等高分子材料制成，该板材在生产制造中方便快捷、生产线连续生产、生产效率极高;与传统木质板材相比，该板材具有原材料丰富、节能环保、可重复利用、成本较低、防虫蛀、无色差、不掉漆等优势特征;其弯曲性能、蠕变性能、耐磨损性能与传统木材相比具有显著优势，更适用于篮球场地地板材料。

关键词：高延展性;篮球场地;板材性能;新型材料;节能环保

中图分类号：TQ637 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2021）09-0083-04

Property Analysis and Preparation Method of Strong and Tough Plastic Wood Composite Basketball Court Floor Material Board

Li Xiaokun

（Xi an Traffic Engineering Institute， Xi an 710100， China）

Abstract：This paper prepared a solid and ductile plastic-wood composite board， and carried out research on the preparation method and comprehensive performance of the plastic-wood composite board. Based on its own high toughness and wear resistance， wood-plastic composite material is suitable for manufacturing products with high toughness and elastic strength， such as： anti-collision wall， basketball floor， basketball rack board， high-value equipment packaging tray， etc.; plastic-wood composite board is made of modified wood powder， interface glue， modified rubber particles， asphalt， oxidized polyethylene and antioxidant and other high molecular materials. The board is convenient and fast in production， with continuous production line and high production efficiency; compared with the traditional wood panel， the panel has the advantages of abundant raw materials， energy saving， environmental protection， reusable， low cost， moth proofing， no color difference， no paint; compared with traditional wood， its bending property， creep property and wear resistance have obvious advantages， and it is more suitable for basketball court floor material.

Key words：high ductility; basketball court; plate performance; new materials; energy conservation and environmental protection

0 引言

近年来，以废塑料、纤维粉等为原料加工生产的一种新型材料-塑木复合材料，它具备诸多优势特征，例如：原材料丰富、节能环保、可重复利用、成本较低等，同时其也能像普通木材一样进行加钉切割处理，除此，其还拥有良好防水性能、防虫性能以及防潮防水等。基于其自身优势特征也被交通运输、景观建筑、城市工程等诸多领域应用，但是对于某些有特殊要求的产品，例如：防撞板墙、带篮板的篮球架、有价值的器械包装托盘等，它们不仅应具备十足强度以预防在撞击过程中损坏，还应具备一定程度弹性与韧性要求，以促成理想使用效果。传统木材产品容易出现老化破裂现象，且容易被蛀虫侵蚀，导致木材资源严重浪费;然而，普通的木质产品难以同时满足强度与韧性双要求，进而限制木质产品在某些领域的使用。所以，有必要研发一种能替代传统材料的堅韧复合材料板材，并将其用于制造具有一定特殊要求的产品，例如：防撞墙板、篮球架背板等。

1 原料制备与制备方法

1.1 实验材料

塑木复合篮球场地板制备实验所需材料，如表1所示。

1.2 制备方法

（1）称取20～30重量的聚乙二醇、4～6重量丁二酸干、8～10重量的乙烯多胺，把丁二酸酐与聚乙二醇均匀融合在一起，随后在85～90℃环境中放置3～5h。再将室内温度调升至110～120℃继续放置3～5h，其中将甲苯放入其中进行4～6h化学反应。将乙烯多胺与甲苯放入反应溶液中，进行融合反应5～6h。将室内温度调节成室温后再次加入一定重量甲苯，将其在制备溶液中均匀融合，最终得到木粉处理剂[1]。

（2）按照标准重量比称取木粉与木粉处理剂，并把木粉搁置在固定压力容器中，并对其进行30min加压处理。将压力压缩到正常环境压力放置10min后，再次进行20min加压处理，如此反复，直至木粉呈现蓬松状态即可;将木粉处理剂洒在木粉体表，放在70～80℃环境中进行保温40min，再将温度将至为室内温度，进行冷却干燥、过滤，最终得到改性木粉.

（3）将水与甲基丙烯酸羟乙酯均匀融合在一起，经二者融合物喷洒在二氧化钛材料表面，随之将含有融合物的Ti02放在70℃的环境中静置1h。随后将温度调至100℃静置30min。将室内温度降至正常温度进行材料冷却、筛选，最终获得改性后的纳米二氧化钛。

（4）将改性后的木粉、柏油、界面胶剂、氧化聚乙烯醇多种材料与抗氧剂融合在一起，利用机溶剂将融合后在200℃环境下进行材料压缩，最终得到高密度聚乙烯塑木板材粒子。

（5）将塑木板材粒子、橡胶粒子充分融合，利用机溶剂将融合后在175℃环境下进行材料挤压，最终形成坚硬且具任性的塑木复合板材。其最大优势特征为方原材料丰富、便于制造、连续生产率较高;传统木材产品容易出现老化破裂现象，且容易被蛀虫侵蚀，导致木材资源严重浪费;而此具备板材耐腐蚀性强、不易裂开、无颜色差别、不发生老化现象、不易掉漆、节约原材料等多种优势特征，其优势远大于普通木质板材[2]。

2 强而韧塑木复合篮球场地板材料板材性能研究

2.1 塑木复合板材弯曲性能

在同一批塑料木地板中随机选择六块板开展静态3点弯曲性能破坏测试，测试数据如表2所示。试验结果表明：法向应力离中性轴越远，空心型单孔板弯曲性能比实心型单孔板弯曲性能较好。由于塑木地板下半部分有一个半圆形的裂口，中心轴位置会随之增加，从而导致材料会向最大值发生变形，弯曲截面系数也会随之减小[3];张口式木地板不仅被下拉于表面之下，而其所放置的圆孔顶部也受到相应拉力，致使张口弯曲强度变小。所以，就弯曲性能而言，空心型设计极为合理，依次排序是实心型以及开口型。

2.2 塑木地板蠕变性能

塑木地板蠕变曲线被分为3个阶段：第1阶段是迅速变形，应力随着变形增加而增加，能够瞬间发生材料变形;第2阶段是应变滞慢阶段，在时间不断增加的基础上应变逐渐缓慢增长，并且几乎是恒定，其能够导致材料延迟变形;第3阶段是快速断裂阶段，在该阶段，应变增长急剧迅速甚至导致板材断裂。在30%的应力要求下，地板材料发生的应变数值完全相同，这表明最大负载维持时间对应力较低的板材应变增长率不会产生影响。基于应力上升，在第2阶段的应变平台在60%和80%应力要求的维护过程中能够得出[4]：其增长速度随之时间的长短变化，加载的时间变长应变增长的速率就会越快，并且应变数值增加，导致提前进入第3阶段经历断裂过程。以上现象究其原因是在实验进程后期，最大载荷维持较长时间，塑木地板蠕变相互作用开始出现，并且蠕变作用使塑木复合材料的塑性变形速度加快，由于在极短时间内发生大量的弯曲变形，导致材料损坏无法使用。

2.3 塑木地板蠕变性能对比

塑木地板应变随着应力增加而增加。当应力水平为80%时，在保持时间内的蠕变会使材料塑性变形加速，从而在10min内产生1.501%的应变变化，并使双空心板快速断裂。在相同的应力与载荷模式下，空心型应变值为最小，其次是实心型与开放型[6]。

2.4 塑木复合材料抗磨损性能

将未经过户外老化的塑木复合地板材料与强化地板被锯成所需标准大小，将其放在同样环境中，分别对其抗磨损性能进行测试，测试结果如表3与图1所示。

从表3和图1中能够得出：磨损转数相同情况下，WPC的质量损失远超过强化木地板的质量损失。在质量损失维度进行比较，塑木复合材料的抗磨性能不及强化木地板抗磨损性能。耐磨试验从100r/min至10000r/min，WPC质量损失大约为强化木地板质量损失的2～10倍[7]。塑木复合地板材料与强化木地板的质量损失与磨损转数成正比关系，多数以线性递增形式呈现，而塑木复合地板材料的增加幅度较大。

经过试验效果得知：WPC复合材料的表面层在经历磨损性能试验后受到严重损坏。在200r/min后背景色已完全显示出来;在800r/min后能够发现白色果壳颗粒;6000r/min后清晰看白色果壳颗粒变得逐渐明显。而经过强化作用后的板材在100r/min至10000r/min期间从未显示底色，表明板材表层防磨纸未受到磨损。在10000r/min后，WPM的磨损深度为0.65mm，经过强化作用的板材磨损深度为0.07mm。产生以上现象的重要因素是：强化作用的板材表面覆盖一层防磨纸，其能够有效提升板材抗磨损性能;但是，WPC表面尚未进行任何防磨加工。为提升WPC作为重要板材性能，尽管WPC完善尺寸不相符、易弯曲变形等缺点，但仍应进一步优化其技艺以提升其抗磨损性。

2.5 塑木复合板材老化性能

室外自然天气状况会受紫外线、气温以降水等诸多因素影响。在测试过程中，模拟塑木复合材料在实际运用中的状态，并且将一定数量的样品自然放置在户外两个月以经历风吹日晒[8-9]。每15d抽取一批样品进行实验，以确定自然气候变化对其耐磨性产生的影响，详细测试数据结果如图2所示。

在图2中能够看出：WPC复合材料经过室外存放两个月后，在饱受自然条件影响后，其与未在室外老化的材料相比，耐磨试验后的质量效果更佳。在8000r/min之后的数据测试中，质量损失略有减少。在100r/min至1000r/min的实验中，质量损失曲线趋于水平，呈现较稳定状态。在测试中可以看出：在自然气候环境下进行为期两个月的老化实验对WPC复合材料的耐磨性几乎未产生影响[10]。在室外环境暴露两个月后，WPC复合材料在耐磨性测试过程中的质量损失并未出现增加现象，并且耐磨性能未受干扰。与未在室外环境进行老化测试的材料相比，未发生异常变化。

3 结语

当交变载荷的数值极限为破坏载荷的70%或55%时，塑木复合地板材料的疲劳/蠕变断裂为三阶段曲线。随着载荷保持时间推移，塑木复合地板材料应变增长速率增加，并且其能够在较短时间内快速破裂。当交变载荷的最大值为破坏载荷的30%时，塑木复合地板材料的疲劳/蠕变断裂为两段曲线，并且材料最大载荷维持时间对应变的增长速率未产生影响。

参考文献

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