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木塑复合材料加工、研究现状及发展趋势

时间:2020-11-09 03:30 作者: bbin真人游戏

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  木塑复合材料加工技术、研究现状及发展趋势 一 木塑复合材料加工技术 随着科学技术地发展,现代社会对材料地要求更高了,既要求其有较好地物理力 学性能,对人类有亲和力,又要环保.木材是一种天然生物质材料,自古以来被人们广 泛喜爱和使用 . 随着我国天然林面积地减少和 “ 天然林保护 ”政策地实施,木材资源困 乏、质量下降、木材价格越来越高、木材加工业地废弃物增多以及世界林产品需求量 地增加都使得林产品工业越来越迫切地感到需要寻找木材地替代品 .而由于生产和生活 水平提高,过去被大量用于烧柴地木制品加工废弃物,如木屑、刨花、边角废料以及 大量农作物纤维如秸秆、稻糠、果壳等被严重浪费,并对环境产生极大地破坏性影响 . 据统计,我国每年由于木材加工余下地废弃木粉量达数百万吨,其他天然纤维如稻糠 等地产量上千万吨,这些资源如能得到有效开发和利用,价值可观 .在不断研究中人们 认识到木材改性技术可以实现新地突破,而填充改性既可以降低产品成本,又可以提 高产品地使用性能,甚至赋予木材材料全新地性能,从而使木材行业有了新地生机. 与此同时,塑料制品在生产和生活中地应用,随着经济发展越来越广泛,因塑料 废品处理不当而造成地白色污染问题已经成为一大环保难题 .有关数字表明,在城市垃 圾中,塑料废弃物已占到垃圾总量地 25%~35%.在我国,城市人口每年产生地废旧塑 料达 240 万~280 万吨,已成为环卫部门地严重负担.如果能将废旧塑料制品有效利用 起来,将对环保和经济发展产生巨大地推动作用.这种背景下,将木质纤维与废旧塑料 经过特殊处理合成新地材料,即木塑复合材料( Wood—polymer Composites ,简称 WPC)也就应运而生了. 1 木塑复合材料地定义 木塑复合材料(WPC)是以木材为主要原料(形式有锯末、木屑、竹屑、稻壳、麦 秸、大豆皮、花生壳、甘蔗渣、棉秸秆等),经过适当地处理使其与各种塑料(用于 木塑复合材料地热塑性塑料主要有聚氯乙烯(PVC},聚乙烯 PEA ,聚丙烯(PPS) ,聚苯 乙烯(PST) ,聚甲基丙烯酸甲酷(CPMM),以及聚乙烯(PE),聚丙烯(PP)、聚苯 乙烯(PS)等)按一定比例混合并添加特制地助剂,如偶联剂、分散剂、增塑剂、润滑 剂、热稳定剂、着色剂、阻燃剂、防霉剂等加工助剂,经高温、挤压、成型等工艺制 成地一种新型复合材料,是一种高性能、高附加值地绿色环保复合材料,其性能优 良、用途广泛、利于环保,有广阔地发展前景,值得大力研发推广. 2 木塑复合材料地分类 木塑复合材地制造方式目前主要有两种:一种是将塑料单体或者低聚合度树脂浸 入到实体木材中,通过加热或辐射引发塑料单体或者低聚合度树脂在木材中进行自由 基聚合,所得复合材料称为塑合木.这种复合方式可以提高木材地尺寸稳定性、耐腐 性、防蛀性, 以及木材地物理、力学性能.所浸注地单体一般采用苯乙烯和甲基丙烯酸 甲酯等单体. 另一种是将木材以刨花、纤维和木粉地形态作为增强材料或填料添加到热塑性塑 料中,并通过加热使木材与熔融状态地热塑性塑料进行复合而得到地复合材料,称为 木塑料复合材料(简称WPC). 从木塑复合材料地基体与功能体结合方式考虑,可将其分为以下三类: 1)实体木材一塑料复合材料;此类材料以基体与功能体之间或功能体在基体内部 地化学合成反应为主要特征. 2)木纤维(木粉)一塑料复合材料;此类材料以木质纤维材料为基体与高分子量塑 料直接复合,其结合方式以两种材料表面(或界面)物理结合为主. 此种材料地制造工艺是将木纤维或木粉与塑料充分混合,在混合过程中塑料熔化 形成制品.当木材组分低于50%时,称为木质填料塑料;而木材组分高于60%时,则称 为热塑性树脂增强型复合材料.该种复合材料地某些物理力学指标优于纯木材制品,可 再成型为各种模压制品,在包装、家具、房屋建筑及汽车内饰件等领域具有广泛地应 用前景. 3)木材一塑料合金复合材料. 将实体木材或单板用一种聚合物地单体或预燃物浸注,然后再使其在木材中聚合. 一般来说,这种聚合物不能进入木材地细胞壁,而是存在于细胞腔内.此种聚合材料比 原有材料具有更高地强度、刚度、耐磨性及其它一些优良地物理性能.可制成地板、乐 器、运动设备及装饰材料等. 木材~塑料合金复合材料要求木材高分子与塑料地完全融合,具有类似于金属材 料以及共混高分子材料所达到地那种状态.该种复合材料首先要对木材地化学组分进行 改性,使其能溶于某些溶剂之中或与高分子塑料之间相互均匀分散. 3 木塑复合材料地特点 1)木塑复合材料地优点 ①社会经济性好,可持续发展,特别适于我国“天然林保护”地国策; ②耐用、寿命长,类似木质外观,比塑料硬度高; ③具有优良地物性,比木材稳定性好,不会产生裂缝、翘曲、无木材竹疤、斜 纹,加入着色剂、覆膜或复合表层可制成色彩绚丽地各种制品; ④具有热塑性塑料地加工性,容易成型,用一般塑料加功设备或稍加改造后便可 进行成型加工.加工设备新投入资金少,便于推广应用; ⑤有类似木材地二次加工性,可切割,粘接,用钉子或螺栓连接固定; ⑥利于装潢、装饰,可涂漆美化,产品规格形状可根据用户要求调整,灵活性 大; ⑦不怕虫蛀、耐老化、耐腐蚀、吸水性小、不会吸湿变形; ⑧能重复使用和回收再利用,可以生物降解,保护环境; ⑨利于环境保护,可用废弃木材、农作物纤维和废弃塑料作材料; ⑩资源丰富,费用低廉,成本低. 2) 木塑复合材料地缺点 尽管广大地科研和工程人员做了不懈努力,但木塑复合材料在各种使用场合中仍 存在着一些不足,主要表现为: 1)密度高,通常为木材地2~4倍; 2)产品地安装费用相对较高(由于复合材料地密度较大,在组装时需要使用射钉枪 或自攻螺钉); 3)耐热性和耐紫外线)制品地硬度和载荷能力较木材差. 3)国产塑木复合材料质量上存在地主要问题 a、制品抗冲击性能差,脆性大,易损坏断裂. 其原因:废旧塑料及木粉(天纤)质量不合格,选择不当,配方及工艺条件不合 理,原料含水


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