资源描述：
《热塑性木塑复合材料》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、热塑性木塑复合材料木塑复合材料(WoodPlasticComposite,WPC)是指采用木纤维或植物纤维填充、增强的改性热塑性材料。与木材相比,WPC能够连续挤出,能够获得任意横截面;尺寸稳定性和精确性良好,几乎不产生废料;WPC可以采用与木材一样的方法进行加工,因此其户外维修的费用非常低;为了更美观,可以给WPC上漆,这一点比绝大部分塑料都要容易;另外WPC的户外耐久比软木要好,使用时间预期为25~30年。热塑性塑料基体主要为PE、PP、PS等聚烯烃和聚氯乙烯,包括新料、回收料以及二者的混合料;木纤维有废木粉、刨花、锯木
2、;其他植物纤维有粉碎处理过的稻秆、花生壳、椰子壳、甘蔗、亚麻、泽麻、黄麻、大麻等。废木可以从倒塌或坏死的树木获得,也可以从传统木材加工过程中回收。木纤维和植物纤维对成型设备磨损小,尺寸稳定性良好,电绝缘性优,无毒,可反复加工,能生物降解。可见,进行WPC制备、加工的研究有巨大的环保意义和经济效益,其应用有广阔的前景。虽然木塑复合材料力学性能比木材要好，但目前TWPC大都作为非结构材料。对施工和建筑应用来说，能否在各种环境下保持所需力学性能非常重要。有人对在海水环境中腐蚀2年的TRIMAX木塑材料(HDPE类)做性能测试，没有
3、发现翘曲等变形或开裂，尺寸变化也在生产厂商标明的允许范围内，材料的模量和强度只有很小的变化。疲劳测试中，由于木成分会升温，而塑料对温度敏感，所以木塑材料的疲劳性能难以测试。木塑材料的螺钉联结强度随温度的降低而增加。木材是极性亲水性物质,大多热塑性聚合物为非极性憎水性物质,因此必须采取各种措施来提高木-塑界面相容性。目前采用的方法主要有:对木材进行乙酰化或硬脂酸化处理、聚甲基丙烯酸甲酯处理、马来酸酐处理等。另外由于绝大多数木材是以粉末或短纤维态与热塑性塑料复合的,它们不易混合而易生成毛团状,同时极性纤维与非极性塑料难以相容胶合
4、,造成复合体力学性能低劣。因此,木塑复合材料在生产中的最大问题除了相容性之外还有分散性问题。相容剂可以改善木纤维在聚烯烃树脂中的分散性,而偶联剂可以改善木纤维与树脂之间的粘结,因而可以提高木纤维塑料复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度;降低木纤维塑料复合材料的吸水率;提高热塑性木纤维复合材料在湿态条件下的力学性能的保留率以及热变形温度。用于WPC的偶联剂有硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂等。通常认为乙酰化处理原理是纤维组分的羟基与乙酸酐的酰基反应。由于木纤维中排列紧密,有强交联键的结晶区的羟基完全不可接触到,因此参与反应的羟基只是
5、纤维组分(木质素、半纤维和无定形纤维)的小部分。乙酰化作用能降低木材在水中的膨胀,大大减少天然纤维的吸水,提高界面剪切强度,增加纤维表面自由能。纤维含量80~90wt%时,乙酰化可提高尺寸稳定性。硬脂酸作为胶粘剂可对纤维表面改性。利用羧基COOH与纤维的羟基发生酯化反应,从而减少与水键合的羟基数量。此外,硬脂酸的长烃链是憎水基团,能为纤维提供特别保护。用硅烷偶联剂对木纤维处理后,再接枝甲基丙烯酸甲酯单体,同时使MMA适当聚合,也是一种木纤维改性的方法。通常认为,将MMA单体在常温真空浸渍木纤维要比在非真空条件下的浸渍效果好。
6、但若采用甲醇作为MMA的膨胀溶解剂,能极大提高接枝率、拉伸强度、弯曲强度和压缩强度,并可以获得与真空条件相似效果。马来酸酐处理后制得的WPC硬度大大提高,并且可以限制样品膨胀,阻止水及蒸汽的吸收,这方面对硬木的效果最为明显。用改性钛酸酯类偶联剂TC-POT、TC-PBT处理木纤维,可提高复合材料的拉伸强度,但大大降低了复合材料的拉伸断裂伸长率。采用辐射技术对木材进行处理,目前国内报导较少,但国外文献对这方面研究却很活跃。采用Co60伽马放射源辐射配合各种添加剂处理木材,可以获得更好接枝效果和聚合物负载。用伽马射线辐射黄麻纤维
7、,再使黄麻与MMA接枝,可使黄麻强度大大增加。马来酸酐浸渍过的木材用伽马辐射技术处理后,得到的WPC吸水性显著降低,尺寸稳定性大大提高,压缩强度和硬度也有很大提高。目前,WPC大都是作为非结构材料,对施工和建筑应用来说,弯曲性能是材料弯曲和负载抗弯曲的主要标准。要获得良好的物理性能和加工经济性,就是要在硬度,木材含量和降低密度三方面找到平衡点。当负载速率低于62.5mm/min时,弯曲性能明显下降。当前WPC材料主要应用有:建筑业,如建筑板、活动板房板材、门、窗、楼梯扶手、装饰材料、铺垫地板材料等;汽车业,如车门板材、车厢板
8、、顶棚材料等;农业,如蔬菜大棚支架、槽等;交通业,如高速公路防护栏、隔离墙板、铁道防护栏、铁轨枕木等;仓储业,如物料搬运用包装箱、木塑托盘等。而WPC最大规模的应用是在诸如地板和次级建筑材料这类中高档产品中。美国已经能够利用回收料制备的WPC制造隔音墙。随着公众对降低交通噪音的需要日益增长
