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木塑粉-一文读懂木塑材料

发布时间:2018-12-06 15:03作者:admin浏览量:

木塑粉-一文读懂木塑材料 

木塑复合材料是采用木材加工剩余物、森林抚育剩余物、废旧木材、农作物秸秆等木质纤维材料(35%~70%)和废旧热塑性塑料(主要为PE、PP、PVC)为主要原料,通过挤出、压制等成型方式形成的复合材料。木塑复合材料既具有木质纤维材料的高强度和高弹性,又具有塑料的高韧性和耐疲劳等优点,是一种既似木材又优于木材的新型代木材料。

四种常见木塑材料种类

(一)聚乙烯基木塑复合材料

挤出机中有过氧化物存在的条件下,在LLDPE上接枝马来酸酐和未处理的木粉复合,可制得其复合材料。在此过程中,改性LLDPE的结晶度会下降,但随着木粉的加入结晶度又逐渐上升,复合材料的拉伸强度、延展性和耐蠕变性都因为接枝马来酸酐而提高。常用的相容剂有:PP-g-MAH、LLDPE-g-MAH、HDPE-g-MAH、SEBS-g-MAH。、

(二)聚丙烯基木塑复合材料

对PP材料的改性过程中, 用无机填料填充改性PP可提高其拉伸强度和弯曲强度,但回导致其脆性增大、韧性下降,表现为断裂伸长率、冲击强度分别有不同程度的降低,而以木纤维作为填充材料改性PP,可制得力学性能较好的复合材料。

(三)PVC基木塑复合材料

PVC/木粉复合材料是工业化较早的木塑复合材料之一,也是目前应用最广的品种。基于PVC本身不易加工的特性,考虑影响PVC基木塑复合材料性能的因素,如热稳定剂、加工助剂、冲击改性剂、润滑剂、加工工艺、木粉的表面处理等。

(四)废旧塑料/木粉复合材料

用木纤维与废旧塑料生产复合材料,即可充分利用丰富的天然资源,也可解决废旧塑料的处理问题,国内外的工作者在这方面做了大量的研究工作。有学者研究,用pp一g一MAH、pp一g一AA为相容剂,在PP和PE混合的废旧塑料中加入20%-40%木纤维制得的复合材料性能,弹性模量显著提高,断裂伸长率和冲击强度下降,拉伸强度几乎不变。

除了以上四种常用的制备木塑复合材料的树脂外,有科学家研究了用PS、ABS等制备木塑复合材料。主要针对两种原料的相容性做了研究,取得了很好的成果,木塑行业将是塑料应用的又一大领域。 

木塑材料常用的助剂

以PVC木塑复合材料为例,介绍八种常用的添加剂

(1)稳定剂

根据不同用途生产不同铅含量的稳定剂,木塑生产用复合铅盐稳定剂铅含量最好不要低于30%。

有机锡稳定剂:优点是热稳定性好可用于透明制品,添加量少,低毒;缺点是价格高,因其是液体,运输和使用有些不便。润滑性一般,与金属硬脂酸盐并用,除协同作用外还可减少有机锡用量,降低成本。

钙锌稳定剂:是一支无毒环保的新型热稳定剂,有液体和粉状两种,缺点是热稳定性较差、添加量大且润滑性好。

(2)润滑剂

为了加工复合铅盐稳定剂需加一些润滑剂(硬脂酸,石蜡,PE蜡、氧化PE蜡等),用于生产木塑发泡最好是加氧化PE蜡,有利于配方的调整且不影响制品质量(具有较好的润滑性),用量据加工方法、设备的新旧、螺杆的大小,稳定剂的好坏来定,一般加4-5%。不可用于透明制品,具有硫化污染,不可与有机锡混用。

(3)发泡剂

木塑复合材料具有很多优点,但由于树脂与木粉的复合,使其延展性和耐冲击性降低,材料脆,密度也比传统木制品大了近2倍,限制了它的广泛使用。

经发泡后的木塑复合材料由于存在良好的泡孔结构,可钝化裂纹尖端并有效阻止裂纹的扩张,从而显著提高了材料的抗冲击性能和延展性,且大大降低了制品的密度。

发泡剂种类很多,常用的主要有两种:吸热型发泡剂(如碳酸氢钠NaHCO3)和放热型发泡剂(偶氮二甲酰胺AC),其热分解行为不同,对聚合物熔体的粘弹性和发泡形态有着不同的影响,因而要根据制品的使用要求选择适当的发泡剂。

一般采用AC发泡剂和小苏打搭配使用,也有用AC发泡剂和碳酸氢钠盐来搭配。AC发泡剂优点是发气量大,用量小,缺点是分解不完全,会残留一小部分在产品里,这样使用过程中会影晌到产品表观,发泡剂迁移到产品表面产生斑点和影晌产品的耐候性能加速产品的老化。

(4)发泡调节剂

木塑制品的密度据不同使用场景有所差异,一般在0.7~0.8kg/cm3左右,所以一般用530就可以达到要求,其分子量在500万左右,如用更高分子量的调节剂对发泡是有帮助,但会降低产品的刚性。一般用量为6-8份。

(5)偶联剂

有利于提高纤维和无机填料的相容性,以提高产品的力学指标和降低制品的吸水率,使用量大约为纤维和填料总和的1.5%。

(6)增韧剂

建议不加或少加弹性体增韧剂,因弹性体会影响制品的相关性能。

(7)加工助剂

无具体要求可不加。

(8)着色剂

在木塑复合材料使用过程中,木粉中的可溶剂物质易迁移到产品表面,使产品脱色,并最终变成灰色,不同产品在一定使用环境下,还会产生黑斑或锈斑。所以,着色剂在木塑复合材料生产中也有着较为广泛的应用。它能使制品有均匀稳定的颜色,且脱色慢。

适用于生态木的色粉一般用黄、红、黑、钛白粉等。黄、红两种色粉有无机和有机两种。无机色粉的优点是在耐候性和抗迁移耐高温等方面优于有机色粉缺点是添加量大,对于较鲜艳的颜色不适用,但价格便宜。有机色粉反之。生态木一般用有机和无机色粉搭配使用。钛白粉有R钛型和锐钛型两种。R钛遮盖力和耐候性优于锐钛,所以生态木一般用R钛型钛白粉。

(9)其他助剂

紫外线稳定剂:随着人们对木塑复合材料质量和耐用性要求的提高得到迅速发展。它能使复合材料中聚合物不发生降解或力学性能下降。常用的有受阻胺类光稳定剂和紫外线吸收剂。

另外,为了使复合材料能保持良好的外观和完美的性能,常常需要加入防菌剂,防菌剂的选择要考虑木粉的种类、添加量、复合材料使用环境中的菌类、产品的含水量等多种因素。如硼酸锌可以防腐但不能防藻类。

(10)填料和纤维

填料的品种有轻质碳酸钙、重质碳酸钙、活性碳酸钙,滑石粉,硅灰石,高岭土等;填料的目数有500目、800目、1000目及1250目等。

纤维的品种有木粉有阔叶木材的粉,针叶木材的粉,杂木粉,松木粉,稻糠粉,秸秆,花生壳等;对于纤维目数的选择,PVC木塑的纤维目数一般用80~120目左右,PP、PE一般用60~80目左右。

不同外观形状的纤维,无机填料按一定比例搭配可形成协同作用有利于提高产品力学性能。填料和纤维的添加量决定产品的质量和密度,高了不但品质差、密度大,且加大螺杆和炮管的磨损,缩短设备的使用寿命,如操作不当、配方调整不到位更易使螺杆断裂。

本人建议生产PVC生态木100公斤PVC加量控制在40-70公斤左右密度可控制在0.7-0.8左右。

木塑材料的生产工艺

木纤维是吸水性较强的材料,一般含水量在15%甚至更高,无机填料也达到5%左右,而水含量的高低是影响塑料特别是木塑生产稳定性和制品质量的天敌,会响发泡倍率、制品的吸水率、制品的变形、制品的耐候性和其他物理性能。所以水分最好控制在1%以内。

?  工艺流程(以PVC木塑的加工为例)

控制好合理水分的纤维和填料 → 加入高混机里 → 混到100℃ → 加入适量的偶联剂 → 混到110~115℃ → 关掉马达,停止时打开混合机大盖2~3分钟 → 加入PVC和稳定剂 → 混到80℃ → 加润滑剂及其他助剂 → 到100℃时加入加工助剂,发泡剂 → 120~125℃时卸粉 → 粉卸完后马达停止了再打开大盖,2~3分钟后再混下一手料(最好混五手料,清理一次混合机) → 粉在冷拌桶里冷却到40℃ → 造粒或加入双螺杆生产(冷拌桶务必有循环冷却水)。

 注意事项

1、在混料时必须注意观察温度和时间,如一般冷锅混一手料在20-25分钟左右,热锅在12~15分钟左右(温度设定125℃左右),如果时间有相差3分钟或更长,可能是感温线有问题或温控不准,或混合机牛角刀磨损严重,会影响发泡倍率的稳定和产品颜色。

2、各段风机的正常运转。

3、主机电流的大小和稳定性。如主机电流波动较大说明滑剂、加工助剂、纤维与PVC各组分之间分散不是很均匀。

4、烘干机的温度一般设定在60-80℃之间,且经常保持在桶的容积的80%左右,这样有利于生产和颜色的稳定,提高制品的表观质量。

5、单螺杆挤出机主要靠摩擦输送物料,混炼效果差,木粉在机筒中停留时间长,易烧焦。因此,在PVC/木塑复合材料挤出中受到较大的限制。为了提高PVC/木塑的混合效果,用于PVC/木塑加工的单螺杆应该设混炼区,或者先造粒,然后用粒料挤出成型,但这个过程消耗了助剂,降低了PVC性能。

文章链接:中塑在线 

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