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木塑复合材料研究面临的问题及解决方案
来源:工程塑料应用 作者: 发布日期:2018-07-20 阅读次数:846 评论数:0 收藏 打印 
木塑复合材料研究面临的问题及解决方案
界面相容性的问题
界面相容性一直是木塑复合材料中研究的首要热点。木粉是由纤维素、木质素、半纤维素、抽提物等部分组成,这些组分中含有大量的羟基基团,导致木粉的表面极性较强,吸水性较大。而对于塑料而言,目前木塑制品市场上常用的热塑性塑料为 PE,PP,聚苯乙烯 (PS),PVC,这四大常用塑料中除 PVC 以外其它均为非极性,即便是 PVC 其极性也比木粉弱。这就导致木粉与这些热塑性塑料的界面相容性极差。若要改变木粉和塑料的界面相容性,首先要对原材料进行预处理——将木粉和塑料进行干燥处理,降低水分残留在复合材料中的比例。其次要进行的是改性处理,一般改性的方法有物理改性和化学改性两种。物理改性包括物理加工、碱化处理、放电处理等,物理改性的原理是减少木粉表面的羟基比例,降低木粉表面的极性;化学改性的方法包括偶联剂处理、相容剂处理、接枝改性等。目前市场上应用最广泛的偶联剂是马来酸酐接枝高分子共聚物,马来酸酐接枝高分子共聚物既可以与塑料活性反应,又可以和木粉表面的羟基化学反应形成共价键,降低木粉表面的极性。偶联剂在改善了木塑复合材料的界面相容性方面起到了较好的桥梁作用,将木粉和塑料可以有机的结合在一起,提高了木塑复合制品的力学性能。尽管如此,木塑复合制品的力学性能在某些方面距离建筑结构的材料还存在着很大的差距。研发机构还需要进行更深入、更细微的研究。

经济效益问题
木塑复合制品除了必要的成分木粉和塑料外,还需要一些添加剂,如加工改性剂、着色剂、增塑剂、相容剂、偶联剂、发泡剂等。这就要考虑到成本和性能相兼顾的问题。降低热塑性塑料的比例、提高木粉在复合材料中的含量可以减少成本,但这也可能会带来性能的降低。所以在研发过程当中应对配方进行多样化改进,达到性能和效益的最大化。

原料的分类及来源问题
市场上目前回收的塑料基本全是混合物,这样就会对废旧塑料的再利用带来困难。所以在回收塑料方面要拓宽塑料回收种类、细化塑料品种。对于纤维而言,现在有部分厂家使用具有季节性特点的秸秆、棉花杆、稻壳等,这就要考虑原材料的存储问题。虽然这些原料上比木纤维便宜很多,但是在存储方面存在许多问题。

密度问题
木塑复合制品密度一般是木制品密度的两倍,相应的木塑制品的生产成本也会提高。现在一般降低木塑复合材料密度的方法是微孔发泡技术。微孔发泡木塑复合材料的主要成型方法是连续挤出成型法和注射成型法。发泡技术的应用不但解决了木塑复合制品密度大的问题,还因为泡孔结构钝化裂纹尖端,阻止裂纹扩转,从而提高了材料的力学性能。

生产设备和加工工艺
目前市场上生产木塑制品的方法有挤出成型法、压制成型法、注射成型法。但所使用的设备或是延续塑料的通用生产设备,或是延续木材的通用生产设备,导致木塑材料的加工和性能方面受到了很多限制。近年来许多木塑厂家都进行设备的改进,或者定制国外专门生产木塑的设备。
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