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1、·32·林业建设2008年木塑复合材料生产工艺与发展前景李兴艳,吴章康(西南林学院木质科学与装饰工程学院,云南昆明650224)【摘要】木塑复合材料是一种既类似木材又优于木材的新型复合材料,其加工工艺与传统木质人造板产品有较大的差别。本文介绍了木塑复合材料的加工工艺与产品性能特点,论述了木塑复合材料的发展趋势及应用前景。【关键词】木塑复合材料;混合造粒;成型;性能随着人们环保意识的提高和国家对环保经济、锯、可刨、可钉,既保留了木材在加工性能方面的优循环经济的倡导,一种新型绿色环保、可再生利用的势,又克服了木材不耐用、怕虫蛀腐蚀的缺点;
2、而且新材料———木塑复合材料(WoodPlastic木塑复合材料的原料可采用废旧材料,原料充足、价Composites,简称WPC)已越来越被人们所重视。这格低廉,是一种性能优良、经济环保的新材料,具有种材料是木材的理想替代品,它是利用木质纤维填广阔的应用领域和发展前景。料(包括木粉、秸杆、稻壳、竹粉、棉花杆等)和热塑1木塑复合材料生产工艺性塑料为原料,经高温混炼,再成型加工而制得的一典型的木塑复合材料生产工艺是利用热搅拌技种廉价的新型复合材料。木塑复合材料既具有木纤术将木质纤维和热塑性塑料充分混合,再以挤出、层维或植物纤维的高强度和
3、高弹性,又具有聚合物基压、模压或者注塑的方式成型得到木塑复合材料。体的高韧性和耐疲劳等优点,是一种既类似木材又其工艺流程如图1所示,主要分为两步:第一步是偶优于木材的新型复合材料。木塑复合材料可制成各联剂或增容剂对木材或塑料的改性;第二步是木材种截面形状和尺寸的制品,而且使用维修简单,可与塑料的复合。图1木塑复合材料加工工艺流程图1.1原料常用的塑料主要分为两大类。一类是热固性塑木塑复合材料的主要成分有四种:①热塑性塑料,即预聚体或低聚物经引发聚合交联固化后转变料;②木质纤维(包括木材纤维/木粉/刨花等);③为不溶不熔的材料,因此很难
4、再回收利用;另一类塑偶联剂;④添加剂。料是热塑性塑料,它具有受热熔融,冷却固化的特收稿日期:2008-09-10第5期李兴艳等:木塑复合材料生产工艺与发展前景·33·点,循环使用对其性能影响不大。因此,近年来国际相或多相都能良好相容的共同相容剂等。在各种表上着重研究用热塑性塑料作为WPC的原料。在这面改性方法中,直接加入官能化聚烯烃增容剂的方些热塑性塑料中,主要用PE、PP、PVC和PS等熔融法是最为方便和有效的。主要的官能团单体有马来温度低于200℃的塑料和木材进行复合。这是因为酸酐(MA)、丙烯酸(AA)、缩水甘油基甲基丙烯酸大多
5、数木材纤维的降解温度在200℃以下,超过此(GMA)等。目前,各种接枝改性聚烯烃共聚物已有温度,木纤维的强度将因热降解而下降。系列商品化产品。在制备木塑复合材料过程中,通木材形状、大小、树种对复合材料强度均有影常是将木材进行预先烘干处理或采用偶联剂进行表响。其中,纤维状刨花的增强作用最好,木材纤维的面有机化处理,然后将处理后的木材、增容剂和聚合增强作用次之,最后是木粉。目前木质纤维的常用物在挤出机中进行熔融共混;在熔融温度下,增容剂大小为20～400目。树种对复合材料的强度影响不官能团与木材表面的羟基发生反应,增容剂另一端是很大。的非
6、极性分子链与塑料发生缠结,增容剂起到搭桥偶联剂能改善塑料与木纤维之间的界面结合,的作用,增大了木材与塑料之间的相互作用力,从而同时能降低木纤维的吸水性,提高木纤维与塑料的提高了复合材料的力学性能和尺寸稳定性。(3)碱相容性及分散性,所以复合材料的力学性能明显提金属溶液处理法。高。常用的偶联剂主要有:异氰酸盐、过氧化异丙1.3混合造粒苯、铝酸酯、酞酸酯类、硅烷偶联剂、马来酸酐改性聚造粒的目的是使木塑混料进行热熔、混炼,使木丙烯(MAN-g-PP)和乙烯-丙烯酸酯(EAA)等。塑预塑化,排除挥发物,以便在生产型材时,能够完添加剂是为了改善
7、木塑复合材料的各种性能,全塑化。造粒工序中,借助加热和剪切等的作用,促如增塑剂、润滑剂、着色剂、紫外线稳定剂、防腐剂、使木塑混料剪切混合、塑化、去除挥发物。发泡剂等。1.4成型1.2材料的预处理目前其工业化生产中所采用的主要成型方法1.2.1塑料的预处理有:挤出成型、注射成型和热压成型。由于挤出成型为了保证成品的质量,必须对回收的塑料进行加工周期短、效率高、成型工艺简单,它在工业化生分捡去杂、清洗烘干、粉碎,去除含有的金属、橡胶、产中与其它加工方法相比有着更广泛的应用。木塑[8]泥土等杂物和加热不融化的热固性塑料。复合材料的挤出成型可
8、分为一步法和多步法。1.2.2木质纤维的预处理一步法是木塑复合材料的配混、脱挥及制品挤出在在木塑复合材料的研制过程中,需要解决的最一个设备或一组设备内连续完成。多步法是木塑复大问题是如何使亲水的极性木质纤维表面与疏水的合
