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木塑注塑颗粒材料国内外研究情况

2022-11-17 09:08:42 来源:互联网 作者:未知

木塑注塑颗粒材料是一类新型复合材料,指利用热塑性塑料,与木粉、稻壳、竹粉等植物纤维混合成新的木质材料,混配和造粒而制备的复合材料颗粒。主要适用于注射成型的加工工艺,是作各种注塑级工艺的木塑制品的原料。

一、国外研发生产状况

80年代以来,国外一些学者从事了PVC/木粉这方面的研究,如在加拿大研究了不同的植物纤维表面改性方法对复合材料性能的影响,他们进行了包覆乳胶或枝上聚合物/乙烯基单体,也可添加各种分散剂(如硬脂酸或酐)及偶联剂(马来酸酐、亚油酸等)。大多数情况下复合材料的机械性能得到了提高,其中接枝是最有效的改性方法,偶联剂比分散剂的效果好,亚油酸被认为是最合适的偶联剂。加拿大研究表明氨基硅烷偶联剂处理木粉表面比较有效,其界面接触角提高,表面张力降低,木粉表面由亲水变为疏水。这大概是由于氨基原子的协同,改变了木材的电子给、受体特征,导致粘结的增强。就加工设备而言,为了提高混合效果,采用了带有两个进料口的同向啮合双螺杆挤出机。为了减小对植物纤维的破坏,先将HDPE在第一个进料口放入,然后将处理后的填料在第二个进料口与已熔融的HDPE混合。实验表明,当啮合角为45°时,双螺杆挤出机输送能力最强,挤出制品拉伸强度和拉伸模量也最高。日本、意大利、瑞士等国先后开发出了可用于挤出、压延和注射成型的各种木塑制品。如日本发明了木粉填充PE、PP、PVC、HIPS、ABS、尼龙等的复合材料,在2020年后可以使木材的进口减至进口量的38%。

二、国内研发生产状况

国外在木塑复合材料方面已取得了很大的发展。国内在植物纤维与热塑性塑料复合材料的开发方面与国外虽有差距,但也取得了长足发展。

研究剑麻短纤维和环氧化天然橡胶(ENR/PVC共混比对剑麻短纤维补强ENR/PVC复合材料性能的影响。结果表明,该复合材料具有较高的硬度和纵向拉伸强度,较低的扯短伸长率且扯短永久变形,良好的耐油和耐老化性,剑麻短纤维的用量30份为宜,ENR/PVC共混比宜为70/30。

采用化学改性方法,研究接枝上有机氰乙基后对PVC/木纤维复合材料力学性能的影响。由于木纤维含有许多-OH基团,其表面是亲水的,与PVC表面亲和性极差。通过接枝反应,可将木纤维上的-OH基团接枝上有机基团-CH2-CH2-CN,使木纤维表面变成亲油性质,提高了木纤维与PVC两者界面粘着力,同时也使木纤维在复合材料中更易分散。从而可大幅度提高复合材料的拉伸强度和冲击强度。

关键问题

在高填充量的前提下,如何确保材料流动性和渗透性好并能促使热塑熔胶充分的粘接木粉,达到所需力学性能及使用性能。须解决如下几方面的问题:

1、原材料塑料、木粉种类的选择及如何提高塑料与木粉之间的界面结合力——因为两相复合界面往往成为应力集中区。

2、制品的成型设备及成型工艺——如何提高木粉在体系中共混分散的能力及建立足够的成型压力。

3、成型模具的设计与冷却定型技术——产品的质量与产量提高的关键因素。

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