一.專案**及目的意義
我國人口眾多，能源資源相對缺乏，僅僅依靠擴大能源的供給已經不能滿足目前的發展速度，實踐證明，只有走節約資源的道路，才能實現可持續發展。隨著建築、建材業的日新月異，建築能耗已經成為制約經濟發展的迫切問題，各級**大力提倡建築節能降耗。如何降低建築能耗，降低建築能源浪費，運用新技術，新產品，提高綠色建築材料的生產和使用規模，是目前建築業發展的趨勢之一。
本專案研究的木塑自保溫外牆板是一種可替代粘土磚和替代外牆外保溫及外牆內保溫新型的產品，是最近十年剛剛發展起來的一種新型材料，該板具有自保溫功能，不需要二次保溫處理即可達到牆體節能的要求。該材料是用木粉、塑料、石粉和各種助劑經高溫高壓工藝一次成型出空心率高達80%左右的木塑外牆板型材，並在其內部填充保溫效能優良的材料，形成的高效節能自保溫牆板。生產該產品使用的原材料均為廢棄的低價值自然資源，因此它自身具有環保效應和經濟優勢。
木塑自保溫外牆板強度高，質量輕，具有可鋸、可刨、可釘，不變形，易裝配，施工方便且避免牆體開裂等特點。這種新型牆材，在與鋼結構的配合方面，有一定的優勢。目前，發達國家在許多高層建築中已經廣泛使用鋼結構，在我國，鋼結構建築也正在被越來越多的用在建築中。
但是我國發展輕鋼結構建築體系還面臨著一些困境，尤其是理想的內外牆板等選用起來還不夠配套，從節約型的理念出發,建築鋼構行業正在尋找一種適合於鋼結構的牆體圍護材料，而我們所研究的木塑自保溫外牆板無疑是一種優良的鋼結構建築牆材。它以獨特的板型和連線方式，有效地克服了砌築牆體與鋼結構結合的不適應性，將成為高層建築鋼結構產業鏈上緊密型的牆材配合材料。
木塑複合材料是利用木質纖維填料(包括木粉、秸杆、稻殼、竹粉、棉花杆等)、熱塑性塑料、石粉和必要的助劑等原料，經高溫混煉，再成型加工而製得的一種新型複合材料（簡稱wpc），它具有比單獨的木質材料和塑料製品更優異的效能。它耐用、壽命較長，硬度高，具有優良的物性，加工效率高，有類似木材的二次加工性，良好的機械效能，優良的耐腐蝕性能，有環保性，是一種高利廢產品，而且其廢舊產品還可以100％**利用。該材料是木材的理想替代品，因此在很多領域得到了廣泛的利用。
以下是木塑複合材料的應用例項：
木塑複合材料原料及製品
木塑複合材料用於庭院鋪板
木塑複合材料用於包裝托盤
木塑複合材料用於室外產品
勝建集團作為一家大型建築施工企業，開發該專案具有得天獨厚的條件：通過研究產品配方、生產工藝及配套的安裝施工方法，開發出一種集多種功能於一體的新型自保溫外牆體系，並在條件成熟時實現該成果的產業化及大規模推廣應用，不僅可以滿足建築節能的需要，而且還能顯著減少建築荷載、增加使用面積，同時還便於施工，符合建築節能牆體材料的重要發展趨勢，若開發得力，更可以成為公司新的效益增長點，符合公司「建築、建材並行」的發展戰略。
二.取得的技術成果
（一）通過室內試驗，研究出新型自保溫外牆體系專用結構材料配方並不斷優化，成功生產出外牆板材；
（二）對新型自保溫外牆板材的材料力學、熱工效能等指標進行試驗檢測，優化板材結構形式，研究保溫材料填充方式，開發出專用塗料，形成的新型自保溫外牆體系達到以下指標：
導熱係數≤0.10w/隔聲指數≥45db、面密度≤30kg/m2、吸水率≤0.5%、線脹係數≤1.
5×10-4 /℃；橫向荷載允許值超過jc623的要求的7-8倍，抗衝擊效能遠遠超過jc623的要求；塗有塗料的新型自保溫外牆板的耐久性大於50年。
（三）研究掌握了自保溫外牆板的節點構造與施工方法，重點是牆板之間的連線方式、端部固定方式等內容；
（四）結合乙個50m2小型單層房屋的設計、安裝施工，開展小型工程應用試驗，初步掌握了新型自保溫外牆體系施工方法，為今後大規模推廣應用提供技術支援。
三.主要研究內容
（一）外牆板專用木塑材料的開發
木塑複合材料在其開發與發展的過程中，配方設計是關鍵，不但影響產品質量，而且影響產品的使用壽命。由於木塑複合材料的主要原材料為塑料及木纖維，因此，在產品配方設計中，塑料及木纖維的選擇及用量就顯得極為重要。在未使用相容劑的情況下，填充大量的木粉會使複合材料的力學效能大幅度下降，但在使用具有良好介面增容作用的相容劑的情況下，木粉可表現出很好的增強作用。
本組試驗採用kh550作為偶聯劑，研究木粉用量對聚乙烯/木粉複合材料效能的影響，其中偶聯劑kh550的用量確定為木粉用量的3%。本試驗所採用的基質為hdpe,牌號5000s，其基本效能見表1-1。
表1-1 聚乙烯基質的基本效能
1.木粉用量對力學效能的影響
從圖1-1可看出，隨木粉用量的增加，材料的斷裂伸長率急劇下降，當木粉含量為10%時，斷裂伸長率就由原來的850%下降到只有15%，當木粉含量超過20%後，斷裂伸長率下降到只有3～4%。
在木粉含量低於20%時，材料的拉伸強度稍稍下降，但下降幅度很小。在木粉用量超過20%後，拉伸強度出現隨木粉用量的增加而增加的趨勢，當木粉用量為60%時，拉伸強度可高達38mpa，與純基質的26.5mpa相比，拉伸強度的提高幅度達43.
4%，木粉表現出良好的增強作用。
複合材料的彎曲模量和彎曲強度隨木粉含量的增加而迅速提高(見圖1-2)，這是因為木材的彎曲強度和模量均高於聚乙烯基質的緣故。當木粉含量為60%時，複合材料的彎曲強度和彎曲模量分別高達54mpa和3500mpa，與純基質的1.96mpa和916mpa相比，分別提高了176%和283%。
由此可見，木粉對彎曲效能的增強作用特別明顯。
圖1-1 木粉用量對複合材料拉伸效能的影響
圖1-2 木粉含量對複合材料彎曲效能的影響
圖1-3 木粉含量對複合材料衝擊強度的影響
在木粉含量較低時，wpc的衝擊效能隨木粉用量的增加而迅速下降(見圖1-3)。木粉用量為10%時，衝擊強度下降到11.1kj/㎡，與純基質相比下降了31.
4%，但是當木粉用量超過10%以後，複合材料的衝擊強度幾乎不再下降，而是穩定在10kj/㎡附近，即使是木粉的含量增加到60%，其衝擊強度的下降幅度也不到38%。
2.木粉含量對熔融指數的影響
圖1-4 木份含量對熔體流動指數的影響
隨木粉含量的增加，塑料基質的含量相對減少，而且木粉粒子之間的團聚現象也隨木粉含量的提高而加劇，因此複合材料的熔融指數(mfi)出現迅速下降的趨勢(見圖1-4)。通過分析發現，木粉的含量每提高10%，則mfi就會下降約一倍。例如:
木粉含量為10%時，mfi為0.294/10min，是純基質的0.51倍，當木粉含量為30%時,mfi為0.
075g/10min，大約為純基質的八分之一。
3.木粉含量對其他效能的影響
如表1-2所示，隨木粉用量的增加，複合材料的密度增大。儘管木材的表觀密度只有0.6～0.
8g/ cm3時，但因其為多孔的蜂窩狀結構，其實際密度要高些。如果假定塑料基質可對木粉進行完全浸潤，忽略木粉中的微小孔洞缺陷，那末複合材料的密度應該為基質密度和木粉實際密度的體積加權平均，通過計算可求得木粉的實際密度為1.3g/cm3左右。
填加木粉還會明顯提高複合材料的硬度和耐熱性，填加60%的木粉可使維卡軟化點提高約7℃，使硬度提高約10個邵氏硬度單位。
表1-2 wpc的其他效能
4.木粉粒徑對複合材料力學效能的影響
將顆粒狀木粉用不同目數的篩子篩選為20目、40目、60目、80目、100目和140目，然後在普通烘箱中於105～110℃乾燥8小時。將不同粒徑的木粉填充高密度聚乙烯，研究木粉粒徑對複合材料的拉伸強度、彎曲強度、彎曲模量、衝擊強度等力學效能的影響。
木粉是由木材經受機械力粉碎而成，不同粒徑的木粉在粉碎過程中所承受的力是不同的，因此不同粒徑的木粉也就具有不同的表面粗糙度和長徑比，並且木材本來的「微泡結構」所遭受的破壞程度不同，所有這些都會影響到木塑複合材料的效能。木粉的粒徑越大，其表面粗糙度也就越大。木材的表面粗糙度對木塑複合材料的影響主要表現在兩個方面:
在木材與塑料能夠形成良好潤濕以及有利於形成嚙合的表面粗糙形態的前提下，表面粗糙度較大意味著可以在介面形成較深的介面擴散和機械互鎖。而對於塑料不能在木材表面形成良好的潤濕，木材表面粗糙形態不能形成良好嚙合的情況下，木材表面粗糙度的增加意味著在介面處形成的空洞的增加，這會導致複合材料總體強度的下降。
不同粒徑的木粉具有不同的長徑比，木粉的長徑比一般隨木粉粒徑的減小而減小，大的長徑比有利於力學效能的提高。採用不同粒徑的木粉填充高密度聚乙烯，其基本實驗配方見表1-3。
表1-3 實驗基本配方
圖1-5 木粉粒徑對複合材料拉伸強度的影響
複合材料的拉伸強度隨木粉粒徑的減小呈現先上公升、後下降的趨勢，如圖1-5所示。
在20～80目的範圍內，拉伸強度從20目時的20mpa增加到80目時的24mpa，增幅為20%。在80～140目範圍內，拉伸強度隨木粉目數的增加而下降，至140目時，下降為21mpa，下降幅度為15%左右。
拉伸強度出現這樣的變化規律與木粉的長徑比和表面粗糙度有關。木粉長徑比隨木粉粒徑的減小而減小，因此拉伸強度有隨木粉粒徑的減小而減小的傾向。但是粒徑較大的木粉表面粗糙度高，結構較疏鬆。
由於聚乙烯為非極性，而木粉為極性，兩者的相容性較差，聚乙烯熔體不易向木粉中滲透。因此粒徑較大、粗糙度高的木粉縫隙中容易形成空洞缺陷。材料在承受拉伸力作用時會在這些微小的氣泡處形成應力集中，從而使材料在相對較小的拉力作用下斷裂。
由於上述這兩種原因，在木粉的粒徑很小或者很大時，均具有較小的拉伸強度。斷裂伸長率隨木粉粒徑的變化趨勢為隨木粉粒徑的減小斷裂伸長率增加，從20目時的4.5%至140目時的6%，增幅在30%左右。
這也從側面證明了較大粒徑木粉填充的複合材料中存在較多的缺陷。
複合材料的彎曲效能隨木粉粒徑的減小呈現變差的趨勢，但對彎曲強度和彎曲模量的影響程度是不同的(見圖1-6)。在20～60目範圍內，彎曲強度呈現緩慢上公升的趨勢，但變化趨勢不明顯。在60～140目，彎曲強度下降速度較快，從60目時的最大值37mpa到140目時的最小值33.
5mpa，下降幅度不到10%。彎曲模量隨木粉粒徑的減小而減小的趨勢非常明顯。木粉為20目時，複合材料的彎曲模量為2813mpa，但在140目時，彎曲模量只有1800mpa，下降幅度達36%。
總結報告 暑期實踐活動總結報告
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