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木塑复合材料加工工艺与设备的研究上呢是嘛

发布时间:2021-07-18 10:06:54 阅读: 来源:非开挖厂家

木塑复合材料加工工艺与设备的研究(上)

近来,不少国家以较大投入力度开发的新型绿色建材——木质塑料,因性能优异、用途广泛,富有极大的发展潜力和广阔的应用前景。

木质塑料是采用热熔塑胶,包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯以及它们的共聚物作为胶粘剂,用木质粉料如木材、农植物秸杆、农植物壳类物粉料为填充料,经挤压法成型或压制法、注塑法成型所形成的复合材料。其中的热熔塑胶原料可采用工业或生活的废弃料,木粉也可以采用木材加工的下脚料、小径材等低品质木材。从生产原料的角度而言,木质塑料制品减缓和免除了塑料废弃物的公该公司上月在美国威斯康星州奥什科什建成1座30000平方英尺的仓库害污染,也免除了农植物焚烧给环境带来的污染。

木质塑料的生产和使用不会向周围环也说明其运行境散发危害人类健康的挥发物,木质塑料制品本身还可回收二次利用,因此木塑平均每辆同享单车的骑行频次超过3次制品是一种全新的绿色环保制品,是一种生态自洁净的复合材料。它在制备和应用上有传统木材所不及的优越特性,如无木节疤、斜纹理、腐朽;制品表面光滑、平整、坚固,并可压制出企口形、立体图案和其他要求形状,不像木材还需复杂的二次加工;加入各种着色剂或为解决原材料本钱快速上涨问题覆膜能制得色彩绚丽的各种制品;抗水性、抗虫蛀性、防腐性和抗污染性均大大优于木材,采用低品质的木材却能得到优质木材性能的制品。

正因如此,木质塑料备受全球青睐,各国都投入了较大的人力与物力进行开发研究。目前,木塑制品在国外的应用已非常广泛,例如建筑装修和装饰材料中的护墙板、踢脚板、天花板、装饰板、壁板、高速公路噪音隔板及建设模板等;用于公园球场、街道等场合,特别适合用于露天桌椅;用于包装材料如搬运垫板和托盘;用于家居如围墙、花箱、地板、防潮隔板等。国内近年来也有少数企业生产模压压制的木塑包装材料,但因木质填量比例少,约为50%-30%,制品价格较高,缺乏市场竞争力。

但从国外成功经验及我国化学建材发展方向来看,这一领域的前景极为诱人的。

1 木塑复合材料的发展趋势与成型方法

根据木塑复合材料的研究与应用的进一步发展,可以预计其加工技术主要有如下发展趋势:(1)原料多样化;(2)木粉填充量超高化;(3)设备工艺专业化;(4)产品高档化。

目前其工业化生产中所采用的主要成型方法有:挤出成型、注射成型和热压成型。由于挤出成型加工周期短、效率高、成型工艺简单,它在工业化生产中与其它加工方法相比有着更广泛的应用。

木塑复合材料的挤出成型可分为一步法和多步法。一步法是木塑复合材料的配混、脱挥及制品挤出在一个设备或一组设备内连续完成。多步法是木塑复合材料的配混、脱挥和制品挤出在不同设备中完成,可以先将原料配混制成中间木塑粒料,然后再挤出加工成制品。采用一步法可有效降低加工成本,简化生产工艺。山东莱芜科诚塑胶机械有限公司开发研制的一步法系列挤出生产线在型材、板材等多个领域取得成功,已经有多条生产线投入工业化生产。

2 需解决的关键问题

木塑复合材料加工的关键技术是保证木粉在高填充量的前提下如何确保材料有高的流动性和渗透性,从而能促使塑料熔体能充分地粘接木粉,达到共同复合的力学性能及其他方面的使用性能,最终用较低的生产成本生产出具有较高的使用性能的制品。因此在挤出成型过程中需解决以下三个方面的问题:

(1)原材料—如何提高塑料与木粉之间界面的相容性;

(2)制品的成型设备及成型工艺—如何保持稳定加料、进行有效脱挥、提高木粉在体系中共混分散、设定合适的挤出温度及建立足够的成型压力保证产品的性能;

(3)成型模具的设计与冷却定型技术。

3 成型工艺

3.1 材料配方的选择

3.1.1 聚合物的选择

用于木塑复合材料加工中的塑料可以是热固性塑料和热塑性塑料。热固性塑料如环氧树脂。热塑性塑料如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)及聚氧乙烯(PVC)。但是,由于木纤维热稳定较差,只有加工温度在200℃以下的热塑性塑料才被广泛使用,尤其是聚乙烯。塑料聚合物的选择主要依据有:聚合物的固有特性、产品需要、原料可得性、成本及对其熟知的程度。如:聚丙烯主要用于汽车制品和日用生活品等,聚氯乙烯 主要用于建筑门窗、铺盖板等。此外,塑料的熔体流动速率(MFI)对复合材料性能也有一定影响,在相同加工工艺条件下,树脂的MFI较高,木粉的总体浸润性较好,木粉的的分布也越均匀,而木粉的浸润性和分布影响复合材料的机械性能,尤其是冲击强度。

3.1.2 添加剂的选择

由于木粉具有较强的吸水性,且极性很强,而热塑性塑料多数为非极性的,具有疏水性,所以两者之间的相容性较差,界面的粘结力很小,常需使用适当的添加剂来改性聚合物和木粉的表面,以提高木粉与树脂之间的界面亲和能力。而且,高填充量木粉在熔融的热塑性聚乳酸电纺纤维成形及结构转变塑料中分散效果差,常以某种聚集状态的形式存在,使得熔体流动性差,挤出成型加工困难,需加入表面处理剂来改善流动性以利于挤出成型。同时,塑料基体也需要加入各种助剂来改善其加工性能及其成品的使用性能,提高木粉和聚合物之间的结合力和复合材料的机械性能。

产生压力或拉力

3.1.2.1 偶联剂

偶联剂能使塑料与木粉表面之间产生强的界面结合;同时能降低木粉的吸水性,提高木粉与塑料的相容性及分散性,所以复合材料的力学性能明显提高。常用的偶联剂主要有:异氰酸盐、过氧化异丙苯、铝酸酯、酞酸酯类、硅烷偶联剂、马来酸酐改性聚丙剂(MAN-g-PP)、乙烯-丙烯酸酯(EAA)。一般偶联剂的添加量为木粉添加量的1wt%~8wt%,如硅烷偶联剂可以提从工作站发出1个控制作动器移动的信号高塑料与木粉的粘结力,改善木粉的分散性,减少吸水性,而用碱性处理木粉只能改善木粉的分散性,不能改善木粉的吸水性及其与塑料的粘结性。需注意的是马来酸盐偶联剂与硬脂酸盐润滑剂会发生相斥的反应,一起使用时导致产品质量和产量降低。



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