木塑復(fù)合材料應(yīng)用地區(qū)非常廣泛，所面臨的氣候條件也有很大的差異。為了確定暴露結(jié)冰/融雪環(huán)境對產(chǎn)品的影響，使材料經(jīng)受濕、冷、凍、熱的交替循環(huán)。本文中，正航儀器實(shí)驗(yàn)者以我國北方為例，盛夏季節(jié)經(jīng)常承受雨水淋濕和30℃以上的暴曬，而冬季又需抵擋-20℃以下的嚴(yán)寒。在近水地帶使用的WPC 材料會更加頻繁地經(jīng)受濕、冷、凍、熱的交替循環(huán)。這種反復(fù)冷凍-融化過程對材料性能也是一個嚴(yán)峻的考驗(yàn)，往往決定著產(chǎn)品的使用壽命。
一、試驗(yàn)方法
研究中考察凍-融循環(huán)影響時，一般是將試材放在水中浸泡24 h，然后在-29℃溫度下冷凍24 h，再在室溫下放置24 h，如此循環(huán)多次，然后測量材料的力學(xué)性能。本次試驗(yàn)采用-29℃～23℃，-40℃～23℃，-29℃～52℃，-40℃～52℃，-40℃～80℃，五個溫度循環(huán)段。材料經(jīng)過室溫浸水24h，冰箱冷凍24h，烘箱解凍24h，歷時72h 為一個循環(huán)，總共經(jīng)歷7 次循環(huán)。每次循環(huán)后測量材料的材色、重量、尺寸；經(jīng)歷3、5、7次循環(huán)后測其彎曲和蠕變性能。
采用三點(diǎn)彎曲加載方式測定材料的抗彎性能，跨高比設(shè)為14，每種實(shí)驗(yàn)條件下的材料選用6 塊，對實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)篩選，計算平均值；根據(jù)破壞載荷，選取25%、50%和75%三種不同應(yīng)力水平對材料進(jìn)行蠕變試驗(yàn)，蠕變時間設(shè)為6200s。
二、試驗(yàn)結(jié)果與分析
復(fù)合材料的重量隨著周期的延長而減小了，凍-融溫度相差越大，重量減小的越多。這兩種復(fù)合材料具有相似的重量變化情況，這是由于復(fù)合材料中高密度聚乙烯對材料重量的變化沒有影響，重量的變化主要是受到木粉、稻殼的影響，而木粉、稻殼具有相似的化學(xué)組成，兩種材料都具有纖維素，纖維素是材料細(xì)胞壁的組成物質(zhì)，其化學(xué)結(jié)構(gòu)上有許多自由羥基（-OH），部分形成氫鍵，部分處于游離狀態(tài)，游離的羥基為極性基團(tuán)，在材料進(jìn)入水中浸泡時，借助氫鍵力和分子間力吸附極性的水分子，與其形成氫鍵結(jié)合，進(jìn)行吸濕，再經(jīng)過冷凍，烘箱的干燥，由于5 個循環(huán)溫度是不一樣的，烘干時的溫度也是不一樣，材料的解吸也羥基和水組成的氫鍵被破壞，由纖維素分子鏈間的羥基組成新的氫鍵，由于材料中的水分會不一樣，在試驗(yàn)時，材料由冷凍變干的周期內(nèi)，纖維素分子鏈的受到溫度的影響，溫度越高，木粉、稻殼的平衡含水率受到濕度和溫度的影響。
當(dāng)溫度一定而相對濕度不同時，木材的平衡含水率則隨著空氣濕度的升高而增大，當(dāng)相對濕度一定而溫度不同時，木材的平衡含水率則隨著溫度的升高而減小，試驗(yàn)中干燥溫度越高，水分子的動能增加，分子間相互作用減弱，從而脫離木粉、稻殼界面向空氣中蒸發(fā)水分增多，所以在循環(huán)溫度為-29～52℃、-40～52℃、-40～80℃時，材料的重量會減小，由于烘干的溫度強(qiáng)度沒有達(dá)到木材中物質(zhì)的分解溫度，所以在一定溫度范圍內(nèi)，對材料的影響是可逆的，所以材料的重量會隨著循環(huán)周期的延長而會發(fā)生變化，但是長期的循環(huán)會對材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)會有所破壞，重量的變化率也在減少；而在-29～23℃和-40～23℃凍融循環(huán)時重量增大，是由于烘干的溫度不高，材料內(nèi)部水分損失所造成的。
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