木塑復合材料作為新型的代木材料，兼具木材和塑料兩種材料的優(yōu)點(diǎn)，應用廣泛，市場(chǎng)前景廣闊。為滿(mǎn)足木塑復合材料的應用以及結構輕量化的需求，膠接連接成為重要的結構連接方式。本書(shū)以聚乙烯木塑復合材料單搭接膠接接頭為研究對象，通過(guò)不同的表面處理方法、膠接工藝、膠黏劑性能、膠接強度、應力分布的研究，進(jìn)行單搭接膠接接頭的設計，最終實(shí)現聚乙烯木塑復合材料以膠接技術(shù)進(jìn)行的無(wú)縫連接和膠接接頭設計的合理性。本書(shū)的研究為聚乙烯木塑復合材料的快速有效連接和膠接接頭的優(yōu)化設計提供設計思路，對于實(shí)現聚乙烯木塑復合材料膠接接頭的優(yōu)化設計、擴展木塑復合材料的應用領(lǐng)域有著(zhù)重要的理論價(jià)值和實(shí)踐意義。
聚乙烯木塑復合材料中低表面能、非極性的聚乙烯成分，使得這類(lèi)材料難以膠接。對聚乙烯木塑復合材料進(jìn)行合理的表面處理是實(shí)現膠接的重要手段。本書(shū)采用單一氣氛的射流等離子體處理、打磨后再經(jīng)等離子體處理以及打磨/偶聯(lián)劑涂覆/等離子體放電的協(xié)同處理等方法對聚乙烯木塑復合材料進(jìn)行表面處理，并對表面處理后的材料表面進(jìn)行表面接觸角、表面自由能、表面形貌、傅里葉紅外光譜（FTIR）、XPS光電子能譜等測試分析，結合膠接接頭的膠接強度測試和接頭破壞類(lèi)型探討了不同表面處理方法對聚乙烯木塑復合材料膠接性能的作用機制，建立了較為完善的聚乙烯木塑復合材料膠接接頭設計的表面處理方法。
試驗結果表明，對聚乙烯木塑復合材料進(jìn)行單一氣氛的射流等離子體表面處理和不同方法的協(xié)同表面處理，材料的表面性質(zhì)發(fā)生較大變化，表面潤濕性得到改善，極性增強，材料表面出現大量的—OH、—CO和—O—CO等極性基團，O/C值增加。并且經(jīng)偶聯(lián)劑涂覆協(xié)同表面處理后的材料表面還會(huì )在膠黏劑與材料表面之間生成化學(xué)鍵連接，表現出幾種表面處理方法的協(xié)同作用。表面處理后，不但復合材料膠接接頭的膠接強度大幅度提高，膠接耐久性也極大增強。由此可以得出，材料的表面處理是聚乙烯木塑復合材料膠接接頭設計中的重要環(huán)節之一。
膠接接頭在受力狀態(tài)下的應力分布也是聚乙烯木塑復合材料膠接接頭設計的關(guān)鍵環(huán)節。本書(shū)結合試驗結果，對聚乙烯木塑復合材料單搭接膠接接頭和平搭接膠接接頭建立有限元模型，應用ABAQUS有限元分析軟件對不同彈性模量（環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸酯）膠黏劑和不同搭接長(cháng)度膠接接頭的應力分布進(jìn)行了有限元數值模擬。研究表明，聚乙烯木塑復合材料單搭接膠接接頭搭接區端部為膠接接頭的斷裂失效點(diǎn)，應力分布與膠黏劑的彈性模量密切相關(guān)，而搭接區長(cháng)度幾何尺寸的改變對應力分布的影響較小，此結論為單搭接膠接接頭改良設計提供了一定的理論依據。平搭接膠接接頭搭接區蓋板連接處出現較大的應力集中，可以判斷該部位極易發(fā)生斷裂失效，此結論與試驗中膠接接頭斷裂失效的位置相吻合。有限元模擬結果進(jìn)一步表明，膠黏劑彈性模量和搭接長(cháng)度對平搭接膠接接頭的應力分布影響較小，平搭接膠接結構力學(xué)性能與聚乙烯木塑復合材料性能密切相關(guān)。這是由于聚乙烯木塑復合材料經(jīng)協(xié)同表面處理后，膠接接頭的界面結合強度高于膠接材料的內聚強度，此時(shí)膠接接頭將出現膠接材料的斷裂失效，這對于膠接接頭設計中膠接材料的選擇、膠接形態(tài)的應用等具有一定的指導意義。
本書(shū)作者為中國計量大學(xué)工業(yè)設計系教師，本書(shū)獲得中國計量大學(xué)國家一流本科專(zhuān)業(yè)建設點(diǎn)資助。
由于作者水平有限，書(shū)中不足之處，請廣大讀者批評指正。

著(zhù)者

本書(shū)主要對木塑復合材料膠接接頭設計進(jìn)行了相關(guān)研究，主要內容包括木塑復合材料介紹， 木塑復合材料表面處理與表征， 表面處理方法，膠接接頭力學(xué)性能分析，膠接接頭優(yōu)化設計。內容簡(jiǎn)明，易于理解。
本書(shū)可供材料學(xué)、工業(yè)設計、產(chǎn)品設計、家具設計等專(zhuān)業(yè)方向的工程技術(shù)人員閱讀，也可作為高校相關(guān)專(zhuān)業(yè)師生的參考書(shū)。

第1章　木塑復合材料簡(jiǎn)介001
1.1　引言001
1.2　木塑復合材料介紹002
1.2.1　木塑復合材料的制備與加工002
1.2.2　木塑復合材料的應用003
1.3　木塑復合材料的連接004
1.3.1　機械連接004
1.3.2　焊接連接005
1.3.3　膠接連接005
1.4　膠接理論007
1.4.1　機械嵌合理論007
1.4.2　吸附理論008
1.4.3　化學(xué)鍵理論008
1.4.4　分子鍵理論009
1.4.5　靜電理論010
1.4.6　擴散理論010
1.5　木塑復合材料的膠接接頭設計011
1.6　木塑復合材料的表面處理012
1.6.1　木塑復合材料的表面特征013
1.6.2　木塑復合材料的表面處理方法013
1.7　木塑復合材料膠接用膠黏劑017
1.7.1　環(huán)氧樹(shù)脂膠黏劑017
1.7.2　反應型丙烯酸酯膠黏劑018
1.7.3　聚氨酯膠黏劑018
1.8　木塑復合材料膠接接頭的力學(xué)性能019
1.8.1　膠接接頭的受力形式019
1.8.2　膠接接頭的破壞形式019
1.8.3　膠接接頭力學(xué)性能的分析方法020
1.8.4　膠接接頭的有限元分析021

第2章　實(shí)驗測試分析023
2.1　材料及設備023
2.1.1　實(shí)驗原材料及復合材料制備023
2.1.2　實(shí)驗設備024
2.2　木塑復合材料的表面處理024
2.2.1　單一氣氛射流等離子體放電的表面處理  　024
2.2.2　機械打磨與等離子體放電的協(xié)同表面處理024
2.2.3　硅烷偶聯(lián)劑涂覆與等離子體放電的協(xié)同表面處理025
2.2.4　異氰酸酯涂覆與等離子體放電的協(xié)同表面處理025
2.3　木塑復合材料膠接試樣的制備025
2.4　測試與表征026
2.4.1　膠接強度測試026
2.4.2　接觸角測試027
2.4.3　表面形貌測試（SEM） 027
2.4.4　衰減全反射紅外光譜分析（ATR-FTIR） 027
2.4.5　X 射線(xiàn)光電子能譜儀測試（XPS） 027

第3章　表面處理對PE-WPCs 表面性質(zhì)的影響029
3.1　引言029
3.2　單一表面處理對PE-WPCs 表面性質(zhì)的影響030
3.2.1　單一表面處理對PE-WPCs 表面潤濕性的影響030
3.2.2　單一表面處理對PE-WPCs 表面自由能的影響032
3.2.3　單一表面處理對PE-WPCs 表面結構的影響034
3.2.4　單一表面處理對PE-WPCs 表面元素的影響035
3.2.5　膠接強度分析039
3.2.6　膠接接頭破壞形式040
3.3　協(xié)同表面處理對PE-WPCs 表面性質(zhì)的影響041
3.3.1　協(xié)同表面處理對PE-WPCs 表面形貌的影響041
3.3.2　協(xié)同表面處理對PE-WPCs 表面潤濕性的影響042
3.3.3　協(xié)同表面處理對PE-WPCs 表面自由能的影響045
3.3.4　協(xié)同表面處理對PE-WPCs 表面結構的影響046
3.3.5　協(xié)同表面處理對PE-WPCs 膠接強度的影響049
3.3.6　協(xié)同表面處理下PE-WPCs 的膠接機理050

第4章　PE-WPCs 膠接接頭的力學(xué)性能分析056
4.1　引言056
4.2　有限元法的理論概述及分析流程057
4.3　PE-WPCs 單搭接膠接接頭的有限元數值分析058
4.3.1　PE-WPCs 膠接強度測試058
4.3.2　PE-WPCs 膠接接頭的破壞形式059
4.3.3　PE-WPCs 單搭接膠接接頭的應力分布059
4.3.4　PE-WPCs 單搭接膠接接頭的有限元模擬060
4.4　PE-WPCs 平搭接膠接接頭的力學(xué)性能分析066
4.4.1　PE-WPCs 平搭接膠接接頭的膠接強度測試067
4.4.2　PE-WPCs 平搭接膠接接頭的破壞形式068
4.4.3　PE-WPCs 平搭接膠接接頭的有限元模擬068

第5章　PE-WPCs 膠接接頭的優(yōu)化設計075
5.1　引言075
5.2　PE-WPCs 膠接接頭設計的影響因素075
5.2.1　PE-WPCs 的性能076
5.2.2　PE-WPCs 的表面處理077
5.2.3　膠黏劑的選擇與應用079
5.2.4　膠黏劑的固化工藝081
5.2.5　膠接接頭力學(xué)分析模型082
5.3　PE-WPCs 膠接接頭的形式與改進(jìn)設計082
5.3.1　PE-WPCs 膠接接頭的形式082
5.3.2　PE-WPCs 膠接接頭的改進(jìn)設計086
5.4　PE-WPCs 膠接接頭優(yōu)化設計的原則與方案089

后記092

參考文獻094