探析：木屑再生玻璃纤维杂化复合材料的研究
本研究的目的是评估以环氧树脂为粘合剂，由（火炬松和长叶松）木材颗粒制成的机械回收玻璃纤维刨花板的可行性。
玻璃纤维是一类特殊的材料，它通过将各种原材料（主要是硼硅酸盐）高温转化为均匀熔体，然后将这种熔体制成细纤维。而由玻璃纤维制成的产品，如船只、汽车零部件，在其使用寿命即将结束时，已日益成为一种环境威胁。所以需要找到一种替代方法来回收玻璃纤维。由木质纤维素制成的刨花板，其面板产品成本低、易于回收且能生物降解。
然而，刨花板等面板产品当遇到环境湿度波动时，刨花板会膨胀和收缩。这对它们的使用性能产生了负面影响，为了改善木刨花板的机械和物理性能，开展了大量研究工作。
先研究了刨花板的机械和物理性能，该刨花板由火炬松和长叶松木粉，加上环氧树脂作为粘合剂，机械制成可回收短玻璃纤维的混合物。考虑到两个因素，玻璃纤维的百分比和纸板密度。制造了 9 组样品（钢筋 + 矩阵），重复 3 次。每个样品组中玻璃纤维的重量百分比是不同的。树脂与硬化剂的比例保持在 2:1 (wt%/v)。
市售的刨花板由三层组成。顶层和底层由密度约为 (0.940 g/cm 3 )的细木颗粒制成，而中间层由密度较低的粗颗粒制成，密度约为 (0.5 g/cm 3 )。这些层与粘合剂混合，然后热压。
制备了九批样品。每个样品所需的玻璃纤维量是根据颗粒的干重计算的，并与各种木颗粒混合。所用木材颗粒的重量是复合材料所需密度（0.3 g/cm 3、0.5 g/cm 3和0.7 g/cm 3）的函数。
使用 Shi 和 Gardner 溶胀率和吸水率模型，计算的 MOE 和 MOR 以及溶胀率和吸收率。
从每块板上切下两个耐水性测试样本。根据 ASTM D1037 标准中描述的程序进行浸水测试（2 小时和 24 小时）。使用压缩成型工艺制作了 27 个不同密度的样品。从每个样品上切割出一英寸乘一英寸的正方形。计算样品的密度。称重每个样品组并测量厚度以获得初始质量Mo(g)和初始厚度To(mm)。
随后将样品浸入水中。重量（g）和厚度（mm）是在浸水后测量的。第一天 2 小时、4 小时、6 小时和 12 小时，之后每天一次。样品厚度用一对卡尺测量，精度为 0.005 毫米。在测量厚度和重量之前，用纸巾擦拭样品以去除表面水分。
使用精度为0.005 g 的梅特勒托利多天平进行重量测量。用 Microsoft excel 分析测量样品的数据集。确定吸水率 WA(t) 和厚度膨胀 。
随着材料密度的增加，吸水率常数 (K ar ) 相应降低，R 平方值为0.602。板密度与K sr的相关图显示厚度，膨胀常数相应增加，而与玻璃纤维夹杂物的百分比无关，R 平方值为 0.826。对膨胀率的影响 (S sr = 5E-07) 相比，密度对吸水率斜率的影响 (S ar = -2E-05) 较小。
从吸水率和厚度膨胀率获得的结果表明，当板样品浸没在水容器中超过 366 小时。含有 0% 再生玻璃纤维夹杂物的 0.5 g/cm 3和 0.7 g/cm 3密度板在 366 小时后吸水率最高。这与其他含有夹杂物的板相比，木纤维的吸水率较高。
高度交联的结构导致脆性行为和对裂纹扩展的抵抗力差，从而导致韧性和抗冲击性低，降低了机械性能。
研究了向木颗粒中添加不同比例的短玻璃纤维的效果。含有 10% 再生玻璃纤维的刨花板在三种密度下的平均 MOE 和 MOR 值分别为 0.85、0.89 和 2.54 GPa，而 30% 玻璃纤维夹杂物在三种密度下的平均 MOE 值为 0.61， 2.29 和 1.18 GPa。
对于 10 wt%，0.5 g/cm 3和 0.7 g/cm 3的 MOE 值，分别增加了 80% 以上密度。然而，两种密度的刨花板的 30 wt% 玻璃纤维的 MOE 值均有所降低。这表明密度的增加并不一定会转化为 MOE 值的增加。
总体趋势表明，与不含玻璃纤维夹杂物的刨花板相比，在板中加入玻璃纤维可改善 MOE 和 MOR 值。
参考文献：
1.Bartl, A. 和 Pico, D.《短纤维的表征》筑波科学城，(2009)。
2.Pimenta, S. 和 Pinho, ST《为结构应用回收碳纤维增强聚合物》，废物管理，(2011)。
