木塑复合原料.doc

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1、木塑复合原料低成本利环保2008-04-1611:37一前言目前，市场上的塑料增强填料中，大多是碳酸钙和玻璃纤维，分别占40%和31%，及其它一些无机填料如滑石粉、玻璃微珠等，这些传统的填料使复合物发生很大的性能变化，且这些填料的成本较低。在过去的几年内，一些天然有机增强填料如纤维素填料正逐渐渗透到这个领域，因为它们的优点比许多一般的矿物填料要多，如原料易得，成本低，密度小，设备的磨损少，原料可循环利用，无污染，可降解等。此外，用这些有机填料替代无机填料可显著降低制品重量，降低成本，但不会减小复合物的刚度.。在这些纤维素填料中木

2、质纤维最为显著，正得以广泛的应用。木塑复合材料正在此基础上发展起来的[1,2]。木塑复合材料兼有木材和塑料的双重特性，产品不怕虫蛀，不生真菌，抗强酸强碱，不吸收水分，不易变形，机械性能好，制品耐用性比单纯的木质材料高数倍，具有坚硬，强韧，耐久，耐磨，尺寸稳定等优点。一般来说，木塑复合材料的硬度较为处理木材提高2至8倍，耐磨性可提高4至5倍，耐磨性甚至还比大理石高。其吸湿性和吸湿膨胀率也较低，耐大气腐蚀能力较强。再加上各种添加剂的应用，又赋予了木塑复合材料各种特殊的性能。此外，它也是一种环保材料，原料廉价丰富，可回收，在减少环境污

3、染，保护森林资源，促进经济发展方面都有良好的社会效益和生态效益[3,4]。因为这些优点，木塑复合材料正在得到广泛的应用，具体包括家具桌椅，包装托盘，风景园林材料，栅栏，窗框，汽车内饰件等。尽管木塑复合材料已经工业化生产，但制品性能上的缺陷使其不能应用到其它工业领域，特别是在承受冲击和承受加载结构的工业方面，目前在应用过程中还存在诸多问题。亲水性的木纤维和疏水性的塑料之间的粘结力很小，结果导致了制品的力学强度比较低，木塑复合材料的拉伸和弯曲强度比未填充塑料要小。此外，木塑复合制品与未填充塑料相比，因为木纤维的模量较高，增加了复合材

4、料的脆性，抗冲击强度也相应降低。而且，木塑复合材料的密度一般比纯塑料和木材要高，密度也比传统木质品大近2倍，这主要是木纤维在加工过程中被压缩致密引起的。为了扩大木塑复合材料的应用范围，必须解决上述缺陷。为此研究者们进行了大量的研究，如在配方中加入偶联剂，对木粉进行表面改性，可提高木塑复合材料的强度，使木塑复合材料的拉伸和弯曲模量能得到很大的提高。但仍不能提高复合材料的耐冲击性和延展性，不能降低制品的脆性和密度。研究证明用连续或间歇式挤出发泡成型复合材料可有效克服上述缺点。通过发泡木塑复合材料可产生良好的泡孔结构，这些泡孔可钝化裂

5、纹尖端并有效阻止裂纹的扩张，从而显著提高材料的抗冲击性能和延展性，并且大大降低了制品的密度[5]。间歇式发泡过程产生泡孔结构通常需要三步：气体饱和，气泡成核和气泡生长。尽管气泡成核和气泡生长只需几分钟，但气体达到饱和一般需要几个小时或几天。因此，间歇式发泡不是经济有效的发泡方法，很难实现工业化生产。连续挤出发泡法以其成本低，效率高、耗时短和易于实现工业化等优点，逐步取代间歇式的发泡法，成为发泡塑料成型的主要方法。对此许多研究者也作了大量的研究工作。Torres等人[6]研究了单螺杆挤出机挤出发泡过程中的泡孔结构，他们得出结论，气

6、泡的泡孔结构很大程度上依赖于木塑混合物的加料特性。如果木纤维在加料段很均匀分散，则最终制品能得到分布均匀的气泡，否则气泡分布不均且尺寸较大。Matuana等人[7]研究了用木纤维中的水分做发泡剂来发泡成型硬质PVC/木粉复合材料。他们研究了木纤维中水分的含量，丙烯酸改性剂的含量，化学发泡剂（AC）的含量，及机头温度对发泡过程的影响。他们发现木纤维中的水分含量和AC含量之间没有相互增效的作用。在硬质PVC/木粉复合材料的发泡配方中加入丙烯酸，可明显降低制品密度，此外，如果丙烯酸含量合适，机头温度设定合理，不用任何化学法剂也可发泡成

7、型硬质PVC/木粉复合物。Mengeloglu等人[8]研究了用吸热型和放热型发泡剂挤出发泡成型硬质PVC/木粉复合材料的过程。他们发现放热型发泡剂得到的泡孔尺寸要比吸热型发泡剂的小。Mengeloglu[9]也研究了PVC/木粉复合材料发泡制品的机械性能，结果发现发泡后PVC/木粉复合材料的延展性得到了提高，空隙率可达35%，但这同时带来了拉伸模量和拉伸强度的降低。QingxiuLi和Matuana[10]研究了高密度聚乙烯（HDPE）/木粉复合材料的挤出发泡，并讨论了发泡剂的含量、类型、形式，及偶联剂的类型对发泡物泡孔结构的

8、影响。对HDPE/木粉复合材料的挤出发泡，无论用什么类型的化学发泡剂，其含量对泡孔尺寸的影响并不大，而且化学发泡剂若用聚合物携带，可有效增强其分散性。实验结果也表明，对HDPE/木粉发泡，在配方中加入适量的偶联剂，发泡制品可得到较大的空隙率。Rizvi等人[11