木材塑料加工答辩.ppt

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1、亚临界水挤出法制备HDPE木塑复合材料的研究主讲人：方清指导老师：张玲目录课题背景实验方案实验数据与分析课题背景——定义木塑复合材料（Woodplasticcomposites，WPC）是将木屑、竹屑、稻壳、麦壳、麦秸、花生壳、大豆壳、甘蔗渣等低值或废弃的生物质材料破碎后，以纤维或粉末的形态作为填料添加到高密度聚乙烯（HDPE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）等热塑性塑料中，利用传统的塑料加工工艺，通过挤出、热压、注塑等加工方法制备的一种新型材料。在美国材料试验协会标准（ASTM）中给出的定义是“一种主要由

2、木材或者纤维素为基础材料与塑料（也可以是多种塑料）制成的复合材料”。亚临界水——在适度的压力下,将水加热到100℃以上临界温度374℃以下的高温,水体仍然保持在液体状态,它的极性会随温度变化而改变,这种水称为亚临界水。课题背景——特点木塑复合材料具有实木材料的木质感和塑料基体的耐候性、耐微生物性的优点，而且成本低廉、可回收再次加工。与木材相比，其同向性、耐候性和尺寸稳定性好，产品不怕虫蛀、不腐朽、不易吸水和变形，机械性能好，更耐用。与塑料相比，其刚性提高和热伸展性降低，加工性能好，具有木材的二次加工型，可刨、可

3、铣、可切割、用钉子或螺栓连接固定，表面易于装饰，可以印刷、油漆、喷涂、覆膜等，环保性能好。课题背景——意义使用WPC可以替代部分实木材料，可有效地缓解森林资源贫乏、木材供应紧缺的矛盾，体现绿色环保的理念。在全球森林资源日益枯竭和生态环境严重恶化的背景下，低碳减排的要求日益严峻的背景下，WPC作为一个新兴的绿色环保的产业，各国政府都出台了一些文件和指导性意见，将发展循环经济、加快WPC产业的建设列为可持续的发展的重要方向。2002年该项研究工作被列入中国科学院《2002高技术发展报告》2003年，国家发改委将木塑

4、复合材料列入“国家高技术产业化新材料专项项目”课题背景木塑复合材料当下急需解决的问题主要有三个：一、木纤维与树脂基体之间的相容性，由于木粉含有大量羟基、醇羟基，所以具有极强的极性，但是HDPE为非极性共聚物，所以导致它们两者很差的相容性二、木纤维在树枝基体中的分散性，由于羟基间易形成氢键，木纤维之间的作用力很强，导致木纤维在树枝基体中的分散性不好三、填料和高分子材料的降解性，加工成型时填料易降解变色，同时高分子材料也会热降解亚临界水亚临界水的性质一、粘度低，传质阻力小，扩散性能好，热容高，反应体系温度更易均匀二

5、、具有与有机溶剂相接近的介电常数，对大部分有机物有很高的溶解能力三、高温高压下，水的离子积为3×10-5，比常温常压下的值10-7增加了近300倍，因此，亚临界水显示出酸的催化调节功能；此时，水具有更高的反应活性，对树脂分子链的破坏性增强，并且由于键接纤维素分子的β-1，4-糖苷键对酸敏感，因此，亚临界水可以降低纤维素的聚合度，促进纤维素的均匀分散，进而提高整体性能实验方案未改进工艺方案螺杆各段温度为：140，150，155，155，140；木塑比为6/4由于木粉含量过多，在进行亚临界水挤出时，出现严重的返料现

6、象从而导致实验无法进行，改进工艺方案各螺杆温度不变，将木塑比改为4/6，并进行试验，但实验过程当中发现，仍然会有返料现象。最终工艺方案改变螺杆温度为：160，150，155，155，155，木塑比不变为4/6实验方案将木粉在烘箱中于100℃干燥2-3小时；再将之与HDPE混合均匀，挤出造粒：160℃、150℃、155℃、155℃、155℃，螺杆转速：120r/min；混炼：于165℃左右，在双辊开炼机进行二次混炼，并保证每个配方的混炼时间基本相同；压片：165℃，10min，压力10MPa，卸模后，在冷板上保压

7、10min，压力50MPa；制样并进行性能测试。实验方案实验流程HDPE液体石蜡木粉亚临界水挤出HDPE木塑复合材料水二辊进行动态混炼平板硫化机进行压片切片力学性能测试拉伸强度弯曲强度冲击强度实验数据与分析缺口冲击不打水打水MI/8.52(g/10min)1.902.02MI/0.396(g/10min)3.483.58实验数据与分析无缺口冲击不打水打水MI/8.52(g/10min)5.326.38MI/0.396(g/10min)8.859.12实验数据与分析拉伸性能不打水打水MI/8.52(g/10min

8、)17.5116.54MI/0.396(g/10min)19.5919.23实验数据与分析弯曲性能不打水打水MI/8.52(g/10min)22.6424.13MI/0.396(g/10min)28.3028.99实验数据与分析弯曲模量不打水打水MI/8.52(g/10min)1533.001874.00MI/0.396(g/10min)2116.002186.00总结：由理论和实验我