1. 研究目的与意义

作为单独的材料(如木材或塑料)的表面润湿性已有较多学者进行了研究[1-5].木塑复合材料作为一种新型的材料正在被越来越广泛地得到利用,研究其表面润湿性将有助于进一步解决木塑复合材料的表面二次加工,如涂饰、贴面等工艺实施中的理论问题

2. 国内外研究现状分析

木塑复合材料是用木纤维或植物纤维填充、增强的改性热塑性塑料复合材料。木塑复合材料的商业应用起始于20世纪中期。20世纪80年代意大利研制出50%的木粉和50%的pp混合而制成的木塑复合材料。之后，加拿大的协德公司、奥地利的辛辛那提公司、韩国的大山株式会社，以及美国及日本等国的公司也推出木塑制品，典型的产品是汽车内衬件。如美国的福特、通用，德国的大众、奔驰，日本的本田、丰田，瑞典的沃尔沃等公司的多种门护板、后阁板、仪表板骨架、行李架衬垫等。

　　中国对木塑复合材料的研究起步较晚。中国木塑制品主要用于建筑领域的门框、模板、地板、公园座椅、护栏、吊顶和屋面板等，包装领域的搬运垫板和托盘等。但在木塑复合材料的改性技术和在汽车工业领域中应用与国外相比差距还很大。

　　经过科技人员多年的努力，在国家科技支撑计划的资助下，木塑复合材料的改性技术已有很大创新，取得了可喜进展。

3. 研究的基本内容与计划

5.课题研究的内容和方法

5.1课题研究的内容

研究热处理对木塑复合材料表面润湿性的影响5.2课题研究的方法

控制变量法

5.2.1实验设备及材料

测定木塑复合材在不同配比下的表面润湿性及其表面能,作为木塑复合材料的表面二次加工如涂饰、贴面等的基础研究.试验用的被测材料情况见表1

5.2.2试验方法及数据处理

准备表1中的木材隔两组，尺寸为20*20*10mm的小木板

利用JC2000A型接触角测量仪,使用蒸馏水和甘油分别对组1所列的材料进行接触角测定,研究这两种液体对它们的接触角随时间的变化规律,根据式4提供的接触角数学模型,利用统计软件Statistic求K值(接触角变化率常数),并利用文献[6]中的式4-21、式4-25求出它们的表面能.每个材料的测量重复2次,取平均值,测量时室温为201℃.

同时对组2所列木材进行热处理，及在180到200摄氏度环境下热处理60分钟后，冷却干燥，再利用JC2000A型接触角测量仪对组2的木材进行测量

列出表格，绘制图表，得出结论和分析

5.2.3试验基本理论

1　固体表面液体流展和渗透随时间的变化率

对于一个理想的液固体系,液体在固体表面的流展和渗透随时间的变化率可以用下面的方程表示(4):

式中K为接触角变化率常数,无量纲,表征了液体在固体表面扩散和渗透的能力.当渗透和扩散无限趋于零时,方程(1)中加入一个限制条件后得到方程

式中θi为初始接触角,θe为平衡接触角.由方程(2)得

对(3)式积分整理后得

　　从上式可以看出,在初始接触角和平衡接触角已知的情况下,液体在固体表面的平衡时间受接触角变化常数的影响,K值越大,越快平衡.

2　固体的表面自由能

对于一个处于平衡状态的液滴,当液面需要增加时,就需要有更多的分子进入表面层,此时必须克服分子的收缩力而做功,外界作的功转化为表面分子的势能.表面层越大,势能也越大,这种表面的势能称为表面自由能.通常两相间界面稳定存在的普遍先决条件是界面的生成自由能是正值,若为零或负值,则偶然的起伏即可导致表面区不断扩大,最后使一种物质完全分散在另一种物质之中.表面张力可看作单位面积的自由能,也可想象为作用于单位长度上的力.这两个概念在数学上是相等的.固体表面上的原子和分子与液体表面一样,受到的力是不平衡的,这就使得固体表面具有表面自由能,简称表面能.固体的表面能也是产生1cm2新表面需消耗的等温可逆功.

没有通过热处理的木塑复合材接触角

通过热处理的木塑复合材接触角

4. 研究创新点

热处理对木塑复合材料表面润湿性的影响