木塑复合材料的加工技术

木塑复合材料的加工技术是把塑料、木质纤维(稻壳、木屑等)与助剂一起熔融、混炼制成颗粒,再挤出成型的一种技术.由于该种材料比木材和塑料具有更优异的性能,所以被广泛应用于许多领域.本文详细论述了木塑复合材料的加工技术及应用前景,并分析了研究中的关键问题.     

PVC/木粉复合材料的制备及其性能的研究

木塑复合材料的出现有利于缓解目前木材资源紧缺和废弃物回收利用困难的问题,提高产品的附加值,可以广泛应用于汽车工业、建筑行业、室内装饰、家电和运输等行业方面。研究木塑复合材料是木材工业史上的革命性发展,是现代材料工业发展的主要方向之一。     

天然植物纤维木塑复合材料的研究进展

针对天然植物纤维木塑复合材料质量小、综合性能好、环保、成本低等特点,综述天然植物纤维木塑复合材料的研究进展,总结3种改性方法,即植物纤维表面改性、添加相容剂、混杂增强对复合材料性能的影响,介绍丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)基、聚乳酸(PLA)基、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基木塑复合材料及发泡木塑复合材料等新型木塑复合材料的研发进展,指出天然植物纤维木塑复合材料的发展趋势。     

木塑复合材料的增长持续到2011年

木塑复合材料（WPC）是指由热塑性塑料和各种形式的木粉所组成的复合材料。大多数情况下,无论是聚合物或木粉,或两者兼而有之,都可以来自循环利用材料。由于木材的热稳定性有限,只加工温度低于392华氏度（摄氏200度）的塑料才能用于木塑复合材料的生产。     

无机纳米粒子对木粉/高密度聚乙烯木塑复合材料热学及力学性能的影响

为了探讨3种无机纳米粒子(纳米碳酸钙(NPCC)、纳米蒙脱土(NMMT)和纳米氧化铝(NAL))对木粉/高密度聚乙烯(HDPE)木塑复合材料热学性能和力学性能的影响,采用模压成型方法制备木粉/HDPE木塑复合材料,利用综合热分析仪和热膨胀系数仪分析了木塑复合材料的热学性能,并测定了其力学性能.结果表明,3种无机纳米粒子对木粉/HDPE木塑复合材料的热学性能和力学性能均有一定影响.其中:添加NPCC可使木粉/HDPE木塑复合材料的线性热膨胀系数降低38.95%,并具有较好的热稳定性,从而在受热过程中的起始热分解温度提高了2.8℃,600℃时的残重率提高了39.1%;同时,添加NPCC的木粉/HDPE木塑复合材料力学性能提高的幅度最大,其拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高了32.86%、11.05%和35.32%.     

偶联剂对木塑复合材料热稳定性的影响

采用不同偶联剂,用挤出成型法制得了偶联剂含量为3.23%、竹粉含量为48%的2种木塑复合材料（竹粉-聚乙烯复合材料和竹粉-聚丙烯复合材料）,并用热重分析法研究了不同偶联剂对木塑复合材料热稳定性的影响.结果表明,该实验制得的木塑复合材料热失重为双阶失重过程,第一阶段失重主要由竹粉热分解引起;第二阶段失重主要由塑料（PE或PP）分解引起.在制备木塑复合材料时加入MAPE、MAPP或硅烷作为偶联剂,对制得的木塑复合材料的热稳定性没有明显影响,而加入钛酸酯偶联剂使PP基木塑复合材料、HDPE基木塑复合材料的开始失重温度和最大失重速率温度均有所降低.     

热氧老化对高密度聚乙烯/木粉吸水性能的影响

选用高密度聚乙烯(HDPE)和木粉为主要原料,马来酸酐接枝聚乙烯作界面增容剂,采用模压工艺制造木塑复合材料,同时加入不同抗氧剂,对不同木塑复合材料分别进行热氧老化实验,取不同老化时间段的样品置于自来水中常温浸泡,研究热氧老化对木塑复合材料吸水性能的影响。结果表明：热氧老化后的木塑复合材料吸水性能仍然遵循材料吸水过程的一般规律,即初始阶段吸水较快,之后将达到吸水平衡;但随着老化时间的延长,木塑复合材料吸水现象更加严重。不同的抗氧化剂对木塑复合材料的吸水性能存在不同的影响。     

皮层对皮-芯结构木塑复合材料性能的影响

【目的】研究在两种不同芯层材料的复合体系下,增强材料含量与皮层厚度对共挤出(皮-芯结构)木塑复合材料弯曲与热膨胀性能的影响。【方法】以共挤出技术为加工工艺,选取短玻璃纤维(SGF)为皮层的增强材料,制备共挤出型(皮-芯结构)木塑复合材料(WPC)。分析了在芯层1与芯层2两种复合体系下,不同皮层厚度(1.0、1.2及1.6 mm )和皮层填料含量(0%、10%、20%、30%和40%)对共挤出型皮-芯结构WPC的弯曲性能和热膨胀性能的影响。【结果】当表面为纯的高密度聚乙烯(HDPE)时,在芯层1和芯层2两个复合体系中,皮层越厚则复合材料的热膨胀系数(LTEC)越高,其热膨胀性能越差; 当SGF的加入量恒定时,其LTEC随着皮层厚度的增加而降低。当皮层的弯曲模量比芯层低时,共挤出木塑复合材料的弯曲模量随着皮层厚度的升高逐渐降低; 当芯层的弯曲模量比皮层低时,共挤出木塑复合材料的弯曲模量随皮层厚度的升高而升高。皮层为SGF/HDPE材料时,在芯层1和芯层2两个复合体系中,随着皮层SGF的含量从0%增加到40%时,其弯曲性能显著性提高,LTEC显著降低。当皮层的 LTEC 值比芯层大时,皮层厚度的降低可以降低共挤出木塑复合材料的LTEC; 当皮层的 LTEC 值小于芯层时,共挤出木塑复合材料的 LTEC 随皮层厚度的增加而减少。【结论】通过改性芯层可以提高皮-芯结构木塑复合材料的整体性能,其增强趋势与表层的增强趋势相似。     

科技动态

废秸秆变身木塑新材料小麦收割了,废弃的秸秆怎么办?张家港联冠科技公司研发的新技术让秸秆神奇“变身”,成为新型环保木塑复合材料的主要原料。最近,联冠公司承担的“利用作物秸秆生产高强度复合材料技术及生产设备”省级星火计划,顺利通过了由中科院、上海同济大学等权威部门组成的专家组审核,该项目也填补了国内空白。木塑复合材料以秸秆等各类植物纤维废弃物和聚烯烃废弃塑料制品为原料,具有许多木制材料所没有的特点:吸水率低、无形变开裂、无虫蛀霉变、具有一定的耐腐蚀性能等。木塑复合材料在2005东北亚暨环渤海国际合作论坛的高新技术项目发布会刚一露脸,就受到业内人士的高度评价。目前,木塑复合材料制造技术已经在张家港等地建成工业化生产线。     

一种新型"代木"材料 --木塑复合材料

一、概述 木塑复合材料是以农作物废弃的天然木质纤维(农作物桔秆、皮壳、竹木屑等)为主原料,应用废旧塑料填充改性和高分子界面化学等技术手段,将经过加工处理的废旧热塑性塑料和加工粉碎的木质粉(如锯末、植物秸秆、果壳粉、刨花等)与增容剂、稳定剂、偶联剂、胶合剂、润滑剂一起熔融、捏和、混炼制成粒状或碎片状,再经高温高压挤出冷却而流变成型的一种可逆循环利用的优质"代木"材料,木塑复合材料具有加工性能好,机械性能优,耐酸、耐碱,不怕虫蛀,不长真菌,吸水率低,质轻、价廉,制品质感接近木材等特点.产品可替代木材广泛地应用于家具、门窗框、建筑模板、地板、出口产品木质包装及铺垫材料等方面.     

黎蒴栲/PVC复合材料湿热氧稳定性的研究

采用气候箱设置温湿度交变的循化对木塑复合材料进行湿热氧老化试验,结果表明不同光稳定剂对黎蒴栲/PVC复合材料各项力学性能影响显著。湿热氧老化后木塑复合材料弯曲性能和拉伸强度均大幅度下降;拉伸断裂伸长率和冲击韧性,添加了受阻胺和UV300的稍有上升外,其余的稍有下降;并通过FTIR谱图分析湿热氧老化前后基团的变化,得出湿热氧老化机理。     

木塑复合材料的研究及其发展

由于木塑复合材料在资源利用与环境保护方面的优势,近些年得到了快速的发展。本文主要介绍了木塑复合材料的特点、配比、加工工艺以及加工设备的改进。由于木塑复合材料的具有机械性能好、可重复使用、无污染的独特优点,所以其被应用于很多领域,具有广阔的发展前景。     

硅烷偶联剂对PP基木塑复合材料力学性能的影响

本文以废弃聚丙烯(PP)和杂木粉为主要原料、马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)和硅烷偶联剂(KH550)为界面改性剂,采用压制成型法制备PP基木塑复合材料。研究了KH550用量对复合材料力学性能的影响,结果表明:KH550可以显著改善木塑复合材料的拉伸强度、冲击强度。     

黎蒴栲／PVC复合材料湿热氧稳定性的研究

采用气候箱设置温湿度交变的循化对木塑复合材料进行湿热氧老化试验，结果表明不同光稳定剂对黎蒴栲／PVC复合材料各项力学性能影响显著。湿热氧老化后木塑复合材料弯曲性能和拉伸强度均大幅度下降；拉伸断裂伸长率和冲击韧性，添加了受阻胺和UV300的稍有上升外，其余的稍有下降；并通过FTIR谱图分析湿热氧老化前后基团的变化，得出湿热氧老化机理。     

蒸汽爆破对芦苇纤维及其木塑复合材料性能的影响

【目的】为了解决湖泊和湿地芦苇无人采收造成资源浪费和二次污染的问题,探究蒸汽爆破后芦苇纤维形态、结构和化学组分的变化,并研究了蒸汽爆破处理及芦苇纤维含量对木塑复合材料性能的影响。【方法】采用蒸汽爆破方法对芦苇进行处理,测定了纤维理化指标; 以高密度聚乙烯(HDPE)为塑料基体添加合适的助剂,采用双螺旋挤压法制备芦苇/HDPE木塑复合材料并测定其力学性能。【结果】与未经爆破处理的芦苇原材料相比,1.2 MPa和1.5 MPa蒸汽爆破处理的芦苇纤维素含量分别提高了19.2%和18.1%, 酸不溶木素分别减少了5.5%和1.0%,综纤维素分别降低了6.1%和12.7%,半纤维素大量降解,可溶性糖含量分别增加了4.51%和7.64%。1.2 MPa蒸汽爆破处理极显著增加了细纤维含量,可以改善纤维质量。同时,蒸汽爆破处理的芦苇/HDPE复合材料的拉伸强度和弯曲强度最大,较未爆破处理的分别提高了22.3%和32.6%,达到国标(GB/T 24137—2009)要求; 纤维质量分数为50%、55%和60%时的芦苇/HDPE木塑复合材料性能均达到国家标准。【结论】利用蒸汽爆破处理芦苇纤维生产木塑复合材料是一种高价值的新型芦苇资源化利用途径。     

木塑复合材料生产工艺、设备及应用

对木塑复合材料(WPC)的生产工艺进行了阐述,介绍了几种生产木塑复合材料的挤出设备,并对其应用领域进行了举例.     

木塑复合材料燃烧性能的研究

利用锥形量热仪等评价方法,从引燃时间、释热、质量损失和发烟等方面对木塑复合材料（WPC）以及阻燃WPC的燃烧性能进行了研究。结果表明：WPC的引燃时间为27 s,比人工林木材的引燃时间长,与中密度纤维板（密度086 g/cm3）相当;WPC的释热速率峰值404 kW/m2,燃烧1 200 s的释热总量为180 MJ/m2,平均有效燃烧热为28 MJ/kg,燃烧释热高于人工林木材;WPC的平均质量损失速率为7 g/(s·m2),低于人工林杨木和马尾松木材;WPC的发烟总量高于人工林木材。相对于聚丙烯（PP）而言,WPC的释热速率峰值远低于PP,木材的引入降低了PP的高释热速率,且质量损失率峰值也大幅度降低。阻燃WPC的释热速率和释热总量有所降低,但发烟量增大,尤其是含卤阻燃物质。因此,对于WPC不宜选择有卤阻燃剂。     

PVC／木塑复合材料研究进展

本文重点介绍了PVC／木塑复合材料的环保配方、木粉的处理工艺、改性剂、阻燃性等方面的研究进展，提出的PVC／木塑复合材料的发展趋势。     

选择性激光烧结木塑复合材料的制备工艺及成型机理

分析了选择性激光烧结木塑复合材料的成型机理，设计了可用于激光烧结的木塑复合材料配方，并通过试验加以验证.结果表明，所制备的木塑复合材料可以满足激光烧结对原材料的要求，其成型件的形状精度较高，未经后处理的成型件拉伸强度为14 kPa，弯曲强度为475 kPa，冲击强度为567 J/m2.     

碳纤维增强木粉／聚乙烯复合材料的制备及其力学性能

将短切碳纤维(SCF)与木粉(WF)、高密度聚乙烯(HDPE)塑料和其他添加剂共混、熔融复合后,用模压成型方法制备了短切碳纤维增强木塑(SCF/WF/HDPE)复合材料;将碳布放置于木塑板上下表面,经模压成型制备碳纤维布增强木塑(CFC/WF/HDPE)复合材料。研究了碳纤维用量对碳纤维增强WF/HDPE复合材力学性能的影响,并利用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)对碳纤维进行表征。结果表明:与纯WF/HDPE复合材相比,碳纤维加入量为10%时,复合材料的力学强度提高幅度最大,拉伸强度和弯曲强度分别提高了8.4%和10.6%;当碳纤维加入量为6%时,复合材料的韧性提高幅度最大,断裂伸长率提高了25.9%,冲击强度提高了24.4%。使用丙酮清洗掉碳纤维表面的上浆剂后,其增强效果比未经过处理的碳纤维略有下降。与短切碳纤维相比,碳布的增强效果更好,与短切碳纤维增强木塑(SCF/WF/HDPE)复合材料相比,碳布平铺在木塑板表面的结构拉伸性能可提高62%,断裂伸长率提高148%,弯曲强度提高71%,冲击强度提高313%。