曹微虹1，李大纲1*，徐朝阳1,
己二腈徐惠塘2
(1.南京林业大学木材工业学院，江苏南京210037;2.江苏太湖巨豪人造板有限公司，江苏泗阳223723)摘
要：使用JC2000A 型接触角测量仪测试并研究了蒸馏水和甘油两种液体在稻壳粉填充聚乙烯(PE )、聚丙
烯(PP )、聚氯乙烯(PVC )复合材料表面的接触角。研究表明：通过酸碱处理可明显改变接触角及其随时间变化的规律；其中效果最好的是以水作为探测液时，经酸处理后的PE/稻壳粉复合材料。通过方差分析得知表面改性处理方式对接触角有相当显著的影响。 穆勒五法关键词：聚乙烯/稻壳粉复合材料；聚丙烯/稻壳粉复合材料；聚氯乙烯/稻壳粉复合材料；接触角；表面改性中图分类号:TS 612
文献标识码:Ａ
文章编号:1001-4462(2011)03-0028-03
Study on Surface Modification of Polymer Matrix/Rice Hull Flour Composites
CAO Wei-hong 1,
LI Da-gang 1*,
XU Zhao-yang 1,
XU Hui-tang 2
(1.Nanjing Forestry University,Nanjing Jiangsu 210037,China;2.Jiangsu Taihu Lake Hugeman Wood-based Board Co.,Ltd.
Siyang Jiangsu 223723,China )
Abstract :J C 2000A co nta ct a ng lem e as uring ins trum e nt isus e d tos tudy theco ntact a ng lebe twe e n dis tille d w a te r a nd g lyce ro l o n the s urfa ce o f rice hull flo ur fille d po lyethylene
(P E ),po lypropyle ne (P P )a nd po lyvinyl chlo ride (P VC )com po s ite s .The s tudy s ho ws tha t the a cid a nd a lka li tre atm e nt ca n cha ng e the conta ct a ngle o bvio us ly a nd the la w o f cha n
g ing w ith tim e ;P E/rice hull flour co m po s ites m e a s ure d by w a ter a nd tre a te d by a cid produce s the be s t re s ult;the a na lys is o f varia nce s ho ws tha t the trea tm e nt m etho d throug h s urfa cem o difica tio n ha sa ve ry no tice a blee ffect o n co nta ct a ng le s .
Key words :P E /rice hull flo ur co m po s ite ;P P /rice hull flo ur co m pos ite ;P VC/rice hull flo ur co m po s ite ;co ntact a ng le ;s urfa ce m o difica tio n
聚合物基/稻壳粉复合材料是采用廉价的农业废弃物稻壳粉作为增强材料，经预处理后与热塑性树脂复合而成的一种新型绿环保复合材料[1-2]。当将其用于门、窗、地板及装饰材料时基于美观的需求，可能需要对其实施涂饰、贴面等工艺，因此材料的二次加工就显得尤为重要。材料的湿润性是影响材料表面胶合性能的重要因素，也是预测其二次加工的一个重要因子，而材料表面的接触角可以用来衡量润湿性的程度[3-5]。
本文主要是通过对聚合物基/稻壳粉复合材料进行表面改性处理，测定处理前后不同探测液在其表面
的接触角，并分析比较几种处理方法的差异，从而为提高聚合物基/稻壳粉复合材料表面润湿性以及确定其二次加工工艺提供一定的理论基础。1实验1.1
实验材料
以聚乙烯(P E )/稻壳粉、聚丙烯(P P )/稻壳粉、聚氯乙烯(P VC )/稻壳粉为原料的复合材料；蒸馏水(化学纯)、甘油(分析纯)。1.2
实验设备
J C2000A 型接触角测量仪，上海中晨技术有限公司生产。
收稿日期:2010-12-22
基金项目：江苏省苏北技术创新引导资金项目(BN2008054)*通信作者：李大纲(1959-)，男，博士生导师，教授,njfuldg@
163
第39卷第3期
林业机械与木工设备
Vo139No.32011年3月
FORESTRY MACHINERY &WOODWORKING EQUIPMENT
Mar.2011
试验与研究
. All Rights Reserved.
1.3样品制备
将被测木塑复合材料加工成30m m×15m m×5m m 的试样，并将其分为五组。其中，第一组不进行任何处理；第二组采用冷水处理，常温下(20±
℃2℃)将试样放在水中24h，取出后用干燥的布擦干备用；第三组采用热水处理，将试样放入DK-600B型电热恒温水槽中，温度设为60℃，放置24h，取出干燥备用；第四组采用酸液处理，将试样放入装有盐酸的烧杯后密封，同样放置24h后取出，干燥备用；第五组采用碱液处理，方法同第四组。
1.4试验方法
主要采用J C2000A型接触角测量仪进行检测。在0~250s的时间范围内记录50个接触角数据，测量时室温应控制在20℃±2℃。比较不同处理前后接触角的差异以及不同材料之间的接触角差异，同时还要比较不同探测液对于接触角测试结果的影响。
2结果与讨论
2.1不同表面改性处理方法对接触角的影响
由图1可见，未经处理的样品在以水作为探测液时接触角明显偏高，而经过表面改性处理的样品表面接触角都有明显变化，其中经酸碱处理的样品起始接触角角度有相当明显的减小，而且经碱处理的样品接触角变化最大。由图2可见，在以甘油为探测液时接触角随时间变化最大的是经碱溶液处理的样品。其中经热水处理的效果不明显，可能与稻壳中含有的抽提物有关[6-8]，因高温会使提取物的体积增大，这时复合材料
表面的空隙在高温处理过程中被一些增大的提取物给堵塞。而用碱溶液浸泡后，稻壳粉中的木质素逐渐被漂洗掉，剩余部分则主要是植物纤维。碱溶液能打开部分植物纤维的羟基，这就降低了植物纤维的结晶度，使植物纤维表面变得蓬松并存在大量空隙，从而降低了其表面的接触角[9]。
由图3可见，未经处理的样品与处理过后的样品相比接触角明显偏大，除了经酸处理的样品其起始接触角随时间变化的斜率有明显的降低外，其他样品的变化都不是很明显。由图4可见，以甘油作为探测液时未经处理的样品与处理后的样品相比，前者表面的接触角明显偏高，后者表面的接触角随时间变化的斜率明显降低，其中经冷水和酸处理的样品接触角变化较大。因此P P/稻壳粉复合材料经表面改性处理后，在以水为探测液时只有经酸处理的效果较好，其他各种处理样品的接触角变化均不是很
大；而以甘油为探测液
曹微虹，等：聚合物基/稻壳粉复合材料的表面改性研究29第3期
150
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时间/s
图1水为探测液时PE/稻壳粉复合材料
表面接触角随时间的变化规律
1.无处理;
2.冷水处理;
3.热水处理;
4.酸处理;
5.碱处理
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时间/s
1.无处理;
2.冷水处理;
3.热水处理;
4.酸处理;
5.碱处理
图2甘油为探测液时PE/稻壳粉复合材料表面接触角随时间的变化规律
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3
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2
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时间/s
1.无处理;
2.冷水处理;
3.热水处理;
4.酸处理;
5.碱处理
图3水为探测液时PP/稻壳粉复合材料
表面接触角随时间的变化规律150
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时间/s
1.无处理;
2.冷水处理;
3.热水处理;
4.酸处理;
5.碱处理图4甘油为探测液时PP/稻壳粉复合材料表面接触角随时间的变化规律
.
com. All Rights Reserved.
时，接触角角度变化最多的是经冷水处理的样品，另外相对变化较大的是经热水处理和经酸处理的样品。
从图5和图6可以看出，以水为探测液用冷热水处理与未经处理的样品接触角大小和变化趋势基本趋于一致。而经酸碱处理的样品，其起始接触角发生了明显变化，但其接触角变化和单位时间内角度变化只有少量的提高。甘油作为探测液时未经处理样品的接触角偏高，其中经热水处理样品表面的接触角随时间变化的斜率几乎不变。
2.2聚合物基/稻壳粉复合材料表面接触角影响因素的方差分析
为了研究不同材料和不同处理方式对聚合物基/
稻壳粉复合材料表面接触角的影响，将试验数据进行了有交互效应的双因素方差分析，结果见表1。从表１可知：聚合物基/稻壳粉复合材料进行表面改性处理
后，在一定的自由度下，因素B (处理方式)作用高度显著，因素A (材料种类)作用不显著,A×B 交互效应的作用显著。说明表面改性对于木塑复合材料的表面接触角有显著影响，且影响效果明显大于材料种类和探测液对于表面接触角的影响；而交互效应的作用显著说明不同的表面改性方式对于不同材料
表面接触角的影响不同。3
结
论
①不同的木塑复合材料经过各种表面处理后，其起
始表面接触角均有所变小，且随时间的变化规律明显，接触角和单位时间内角度的变化相对于未经处理的样品明显。
②经不同处理后，不同木塑复合材料的表面接触角
有不同的变化，其中效果较好的有以甘油作为探测液经酸处理的稻壳/P VC 木塑复合材料和经冷水处理的
稻壳/P P 木塑复合材料；以水作为探测液经酸处理的稻壳/P E 木塑复合材料。
③通过方差分析发现，表面改性的处理方式对聚合
物基/稻壳粉复合材料表面的接触角有显著影响，而材料种类和探测液的种类对于接触角的影响均不显
著。
参考文献:
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第一作者简介：曹微虹(1986-)，女，在读硕士研究生，主要研究方向为包装工程与材料。
林业机械与木工设备
30
第39卷
150120906030-60
60
果尔除草剂
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240
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时间/s
1.无处理;
2.冷水处理;
3.热水处理;
4.酸处理;
5.碱处理31254图5水为探测液时PVC/稻壳粉复合材料表面接触角随时间的变化规律
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时间/s
1.无处理;
2.冷水处理;
3.热水处理;
4.酸处理;
另眼看羽球
5.碱处理
图6甘油为探测液时PVC/稻壳粉复合材料表面接触角随时间的变化规律
13254表1接触角试验的方差分析表
方差来源A (材料种类)B (处理方法)A×B 交互效应Block (区组)E (误差)总和
平方和584.652013001.66383794.4472
159.84321870.841819205.2811
自由度24711327
均方292.32603250.4160542.0639159.8432143.9109
F 值2.0322.593.771.11
Pr ＞F 0.1707
＜0.0001
苏珊大妈 我曾有梦0.01880.3111
显著性
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注：显著性水平琢＝0.01
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