木塑复合材料(WPC)又称塑木复合材料,是近年来发展迅速的一种新型复合材料,因其外观具有木质感且产品不含甲醛,可以部分替代实木产品,减少木材原料的消耗,对保护环境、节约资源具有重要意义。无机填料是木塑复合材料中常用的一种添加剂,填充到WPC中可以提高材料的机械性能和耐热性能,且同时降低材料的生产成本。本论文以高密度聚乙烯(HDPE)为基体树脂,选用目前废弃量大、回收利用困难的人造大理石抛光粉(AMP)对HDPE基木塑复合材料进行改性处理,研究工作对拓展固体废弃物的循环再利用具有重要的意义。论文在分析AMP物化性质的基础上,系统深入研究了AMP对HDPE基木塑复合材料力学性能、热性能、加工性能、老化性能及阻燃性能的影响。首先通过扫描电镜、红外光谱、X射线荧光、粒度分布、热重等分析测试方法表征了AMP的物理化学性质。AMP是人造大理石生产过程抛光工序中产生的废粉,其主要成分是氢氧化铝和不饱和聚酯,两者所占比例分别约为59.8%和39.3%,另外还含有少量其他元素;抛光废粉粒度分布较广,粒径大小从几微米到上百微米,中位径为65.5μm,呈不规则形状。将AMP作为增强填料填充到HDPE木塑复合材料中,随着AMP用量的增加,复合材料的弯曲强度和弯曲模量得到提高,但拉伸强度、冲击强度下降。界面改性剂能够改善复合材料的力学性能,相比于偶联剂改性,添加接枝物的效果更好,操作更简便;当聚乙烯接枝马来酸酐(MAPE)用量为填料用量的20%时,改性效果最佳,复合材料冲击强度和拉伸强度增幅可分别达到108%和55.6%;接枝物改性后的复合材料界面相容性提高,团聚、裸露、孔洞等缺陷明显减少。AMP的加入使HDPE木塑复合材料的维卡软化温度提高,灰分残余量增加,结晶度提高,吸水率下降,但加工性能变差。AMP的加入有利于提高HDPE木塑复合材料的氧化诱导期和耐热氧老化性能。190℃条件下,60phr的AMP使HDPE木塑复合材料氧化诱导期从45.4 min提高到78.0 min,增幅达到71.4%;经过14天热氧老化后HDPE木塑复合材料冲击强度、拉伸强度、弯曲强度的保持率分别达到102.6%、101.7%、100.8%,力学性能仍保持在较高水平,材料表面没有出现明显的气泡、裂痕等缺陷。通过Flynn-Wall-Ozawa法计算复合材料的表观活化能随着AMP用量的增加而降低。基于Toop方程预测木塑复合材料的使用寿命,只考虑温度因素,当材料暴露在60℃温度下时,其失重转化率要达到5%理论上需要上百年,在120℃温度下,也要经过一百天才达到失重转化率为5%,虽然实际使用过程影响因素更加复杂,但间接说明复合材料在自然条件下老化降解反应速率极其缓慢。AMP的加入有利于改善HDPE木塑复合材料的阻燃性能。随着AMP用量的增加,HDPE木塑复合材料的水平燃烧速率、热释放速率峰值、总热释放量逐渐下降,点燃时间延长。合成制备了DOPO-KH560型人造大理石抛光粉(DKAMP),可以提高复合材料的阻燃性能,但阻燃效果不如直接添加聚磷酸铵(APP)阻燃剂。APP阻燃剂的加入可使HDPE木塑复合材料的热释放速率峰值、平均热释放速率、总热释放量明显下降,炭层厚度增加,连续性增强,强度提高。当APP与AMP复配,且用量均为30phr时,木塑复合材料的垂直燃烧等级达到V-0级,此时极限氧指数值升高到30.4。