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。     

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.     

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。     

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.     

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。     

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.     

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%.     

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.     

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。     

乙酰化稻草/PE复合材料的力学性能

由于植物纤维是极性、亲水性材料,塑料是非极性、疏水性材料,两种材料的界面相容性差,因此,分别以天然稻草和乙酰化稻草为填充体,以聚乙烯为基体,通过共混和挤出制备了PE/稻草复合材料.研究共混条件对微观结构和拉伸性能的影响,结果表明:天然稻草/PE复合材料内部有大量气泡,存在应力缺陷,其拉伸性能较差;稻草经乙酰化,极性和吸水性降低,与基体PE的界面相容性得到很大改善.在稻草质量分数相同的情况下,改性稻草WPC的拉伸强度、断裂伸长率分别约是天然稻草WPC的1.5倍和2倍.     

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。     

木粉、废旧橡胶和高密度聚乙烯复合材料的 热解动力学特性

将木粉、高密度聚乙烯(HDPE)与不同含量的废旧橡胶粉复合制备木橡塑复合材料,采用热重分析法(TGA)研究各组分材料及复合材料的热解动力学特性,并引入Flynn-Wall-Ozawa模型量化了组分及复合材料的表观活化能。结果表明:木粉、HDPE、废旧橡胶粉复合材料(WRPC)的热解出现两个显著的失重区(230～380 ℃和430～580 ℃),分别对应木粉/废旧橡胶和HDPE的热降解。木粉、废旧橡胶和HDPE热解过程平均活化能值分别为179.2、243.8和246.8 kJ/mol,WPC(木粉、HDPE复合材料)平均活化能为239.3 kJ/mol,WRPC活化能值较WPC低(200.3～208.4 kJ/mol)。活化能的变化表明木、橡、塑3种原料在复合材料的热解过程中具有协同效应,而废旧橡胶的掺入对复合材料的热降解特性发挥了显著的调控作用。     

The latest progress in research of plastics processing technology

Plastics industry has an important influence on the light industry, and every innovative research of the plastics processing technology will promote the progress of technology in this industry. The plastics processing technology based on the elongational rheology is another technology innovation on the basis of plastics dynamic processing,which realizes the plastics processing mechanism dominated by shear deformation to elongational deformation. As compared with the conventional plastics processing equipment, the new technology and equipment has a series of excellent performances such as increasing the stability of plasticating and conveying process, shortening thermo-mechanical history, reducing energy consumption, and improving mixing and blending effect, etc., which has being gradually applied into plastics extrusion, injection molding and plastics modification processing, and is especially playing an important role in biomass composite materials processing for which the conventional technology and equipment are not suitable, which is of significance in motivating the development of our country's plastics processing and plastics machinery industry, and promoting the technical progress of the plastics processing engineering science and technology.     

苯甲酸/硬脂酸复合改性剂对PP/木粉复合材料性能的影响

采用苯甲酸(BA)/硬脂酸(SA)复合改性剂改性木粉,并制得聚丙烯(PP)/木粉复合材料,研究BA/SA复合改性剂配比及用量对PP/木粉复合材料力学性能及流动性能的影响.结果表明,随着改性剂的加入,复合材料力学性能和流动性能均有一定程度的提高.当BA/SA复合改性剂配比为1∶3时,复合材料力学性能和加工性能均出现最佳值.SEM分析表明,木粉经BA/SA复合改性剂处理后,木粉与PP基体树脂的相容性得到改善,界面变得模糊,因此在宏观上表现为复合材料的力学性能和流动性能提高.     

碳纤维木质复合材料电镜图像分析及形态特征研究

图像分析同图像处理、计算机图形学等研究内容密切相关,而且相互交叉重叠.将改进的抗噪声能力强并考虑邻域像素的模糊C均值聚类算法应用到碳纤维木质复合材料研究中,经过试验验证取得了满意的分割结果.然后对分割结果进行碳纤维特征参数提取,并设置一个碳纤维分布形态参数r来区分电镜图像中碳纤维有无黏连成束.本研究为碳纤维木质复合材料均匀化识别提供了便捷的方法,同时也为后期构建碳纤维木质复合材宏微观模型提供数据支持.     

钛酸酯偶联剂在木粉/PP复合材料中的应用

以钛酸酯为偶联剂,PP为基体,通过熔融共混法制备了木粉/PP复合材料。研究了偶联剂含量变化对复合材料力学性能及流动性能的影响,采用扫描电镜(SEM)观察了复合体系的冲击断面形貌。结果表明:当偶联剂含量为2%时,35%木粉/PP复合材料体系的拉伸强度和弯曲强度达到最大值,SEM照片表明偶联剂的加入改善了木粉与PP基体的界面结合,但由于木粉团聚,导致复合材料缺口冲击强度下降。偶联剂的加入改善了木粉/PP复合材料的加工流动性。     

铝溶胶改性杨木纤维性能的研究

采用溶胶-凝胶法以铝的无机盐为原料制备溶胶,通过真空加压法将溶胶引入杨木纤维细胞壁内,分析改性后杨木纤维的性能。结果表明,铝溶胶处理木纤维的质量增加率受其含水率的影响,木纤维含水率越高,木纤维／氧化铝纳米复合材料的质量增加率越低。在溶胶处理木纤维过程中采用超声波处理,超声波时间越长,木纤维／氧化铝纳米复合材料的质量增加率越高。红外分析表明,在处理后木纤维的内部已经形成O—Al—O键,可以推测Al2O3凝胶的存在;扫描电镜-能谱分析(SEM-EDX)可看出,溶胶粒子已经渗入到细胞壁内,并保持了木材多孔结构。以杨木纤维-氧化铝纳米复合材料压制的中密度纤维板尺寸稳定性和阻燃性明显提高。     

杨木木粉/聚乳酸复合材料的制备及其在3D打印上的应用

 以熔融沉积增材制造技术为依据,研究了聚乳酸与杨木木粉熔融复合混合工艺,探索了原料混合比例、挤出条件等,并对挤出的复合材料进行了力学性能和微观性能检测。结果表明,杨木木粉添加量对复合材料有显著性影响,随着木粉添加量的增加,复合材料力学性能降低,当普通杨木粉原料添加量为40%时,弯曲强度降低30.3%,拉伸强度降低26.4%,冲击强度降低82.2%;当特殊杨木粉原料添加量为40%时,弯曲强度降低14.5%,拉伸强度降低22.9%,冲击强度降低72.9%;从材料的流变性能可见,添加杨木木粉后,弹性模量和损耗模量均增加,并且与木粉的添加量呈现正相关;复合材料流体的黏度降低,表明添加木粉后,复合材料的流动性变差,流体阻力增大;应用DSC检测复合材料时发现,复合材料基体的玻璃化转变温度、结晶温度和熔融温度与聚乳酸单体相比没有改变,加入木粉后只改变了熔体的流动性,对熔点没有影响;通过SEM观察,无论原料为何种比例,聚乳酸与木粉结合均比较紧密,混合也很均匀;同时傅里叶变换红外光谱显示,各主要基团没有变化。     

Acoustic Performance of Green Composites for Chinese Traditional Percussion Drums

Flax and jute fabrics are adopted to reinforce epoxy matrix composites in order to explore the feasibility of replacing wood in percussion instruments. The fabrics are treated with alkaline solutions to improve interfacial adhesion between fibers and epoxy. The composites are fabricated using the hand-lay and vacuum assisted resin infusion process. Acoustic dynamic moduli, acoustic radiation damping coefficients, and acoustic impedances of the composites are tested and compared with those of the wood regularly used to make the percussion instruments. It is found that the acoustic properties of the composites are within the range of those of the wood, indicating that it could be feasible to replace the wood with natural cellulose fiber reinforced composites in percussion instrument production.