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一文讀懂木塑材料
????????木塑復(fù)合材料是采用木材加工剩余物、森林撫育剩余物、廢舊木材、農(nóng)作物秸稈等木質(zhì)纖維材料(35%~70%)和廢舊熱塑性塑料(主要為PE、PP、PVC)為主要原料，通過擠出、壓制等成型方式形成的復(fù)合材料。木塑復(fù)合材料既具有木質(zhì)纖維材料的高強(qiáng)度和高彈性，又具有塑料的高韌性和耐疲勞等優(yōu)點(diǎn)，是一種既似木材又優(yōu)于木材的新型代木材料。
????????四種常見木塑材料種類
????????（一）聚乙烯基木塑復(fù)合材料
????????擠出機(jī)中有過氧化物存在的條件下，在LLDPE上接枝馬來酸酐和未處理的木粉復(fù)合，可制得其復(fù)合材料。在此過程中，改性LLDPE的結(jié)晶度會下降，但隨著木粉的加入結(jié)晶度又逐漸上升，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、延展性和耐蠕變性都因為接枝馬來酸酐而提高。常用的相容劑有：PP-g-MAH、LLDPE-g-MAH、HDPE-g-MAH、SEBS-g-MAH。、
????????（二）聚丙烯基木塑復(fù)合材料
????????對PP材料的改性過程中， 用無機(jī)填料填充改性PP可提高其拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度，但回導(dǎo)致其脆性增大、韌性下降，表現(xiàn)為斷裂伸長率、沖擊強(qiáng)度分別有不同程度的降低，而以木纖維作為填充材料改性PP，可制得力學(xué)性能較好的復(fù)合材料。
????????（三）PVC基木塑復(fù)合材料
????????PVC/木粉復(fù)合材料是工業(yè)化較早的木塑復(fù)合材料之一，也是目前應(yīng)用最廣的品種。基于PVC本身不易加工的特性，考慮影響PVC基木塑復(fù)合材料性能的因素，如熱穩(wěn)定劑、加工助劑、沖擊改性劑、潤滑劑、加工工藝、木粉的表面處理等。
????????（四）廢舊塑料/木粉復(fù)合材料
????????用木纖維與廢舊塑料生產(chǎn)復(fù)合材料，即可充分利用豐富的天然資源，也可解決廢舊塑料的處理問題，國內(nèi)外的工作者在這方面做了大量的研究工作。有學(xué)者研究，用pp一g一MAH、pp一g一AA為相容劑，在PP和PE混合的廢舊塑料中加入20%-40%木纖維制得的復(fù)合材料性能，彈性模量顯著提高，斷裂伸長率和沖擊強(qiáng)度下降，拉伸強(qiáng)度幾乎不變。
????????除了以上四種常用的制備木塑復(fù)合材料的樹脂外，有科學(xué)家研究了用PS、ABS等制備木塑復(fù)合材料。主要針對兩種原料的相容性做了研究，取得了很好的成果，木塑行業(yè)將是塑料應(yīng)用的又一大領(lǐng)域。?
????????木塑材料常用的助劑
????????以PVC木塑復(fù)合材料為例，介紹八種常用的添加劑
????????（1）穩(wěn)定劑
????????根據(jù)不同用途生產(chǎn)不同鉛含量的穩(wěn)定劑，木塑生產(chǎn)用復(fù)合鉛鹽穩(wěn)定劑鉛含量最好不要低于30%。
????????有機(jī)錫穩(wěn)定劑：優(yōu)點(diǎn)是熱穩(wěn)定性好可用于透明制品，添加量少，低毒;缺點(diǎn)是價格高，因其是液體，運(yùn)輸和使用有些不便。潤滑性一般，與金屬硬脂酸鹽并用，除協(xié)同作用外還可減少有機(jī)錫用量，降低成本。
????????鈣鋅穩(wěn)定劑：是一支無毒環(huán)保的新型熱穩(wěn)定劑，有液體和粉狀兩種，缺點(diǎn)是熱穩(wěn)定性較差、添加量大且潤滑性好。
????????（2）潤滑劑
????????為了加工復(fù)合鉛鹽穩(wěn)定劑需加一些潤滑劑(硬脂酸，石蠟，PE蠟、氧化PE蠟等)，用于生產(chǎn)木塑發(fā)泡最好是加氧化PE蠟，有利于配方的調(diào)整且不影響制品質(zhì)量(具有較好的潤滑性)，用量據(jù)加工方法、設(shè)備的新舊、螺桿的大小，穩(wěn)定劑的好壞來定，一般加4-5%。不可用于透明制品，具有硫化污染，不可與有機(jī)錫混用。
????????（3）發(fā)泡劑
????????木塑復(fù)合材料具有很多優(yōu)點(diǎn)，但由于樹脂與木粉的復(fù)合，使其延展性和耐沖擊性降低，材料脆，密度也比傳統(tǒng)木制品大了近2倍，限制了它的廣泛使用。
????????經(jīng)發(fā)泡后的木塑復(fù)合材料由于存在良好的泡孔結(jié)構(gòu)，可鈍化裂紋尖端并有效阻止裂紋的擴(kuò)張，從而顯著提高了材料的抗沖擊性能和延展性，且大大降低了制品的密度。
????????發(fā)泡劑種類很多，常用的主要有兩種：吸熱型發(fā)泡劑(如碳酸氫鈉NaHCO3)和放熱型發(fā)泡劑(偶氮二甲酰胺AC)，其熱分解行為不同，對聚合物熔體的粘彈性和發(fā)泡形態(tài)有著不同的影響，因而要根據(jù)制品的使用要求選擇適當(dāng)?shù)陌l(fā)泡劑。
????????一般采用AC發(fā)泡劑和小蘇打搭配使用，也有用AC發(fā)泡劑和碳酸氫鈉鹽來搭配。AC發(fā)泡劑優(yōu)點(diǎn)是發(fā)氣量大，用量小，缺點(diǎn)是分解不完全，會殘留一小部分在產(chǎn)品里，這樣使用過程中會影晌到產(chǎn)品表觀，發(fā)泡劑遷移到產(chǎn)品表面產(chǎn)生斑點(diǎn)和影晌產(chǎn)品的耐候性能加速產(chǎn)品的老化。
????????（4）發(fā)泡調(diào)節(jié)劑
????????木塑制品的密度據(jù)不同使用場景有所差異，一般在0.7~0.8kg/cm3左右，所以一般用530就可以達(dá)到要求，其分子量在500萬左右，如用更高分子量的調(diào)節(jié)劑對發(fā)泡是有幫助，但會降低產(chǎn)品的剛性。一般用量為6-8份。
????????（5）偶聯(lián)劑
????????有利于提高纖維和無機(jī)填料的相容性，以提高產(chǎn)品的力學(xué)指標(biāo)和降低制品的吸水率，使用量大約為纖維和填料總和的1.5%。
????????（6）增韌劑
????????建議不加或少加彈性體增韌劑，因彈性體會影響制品的相關(guān)性能。
????????（7）加工助劑
????????無具體要求可不加。
????????（8）著色劑
????????在木塑復(fù)合材料使用過程中，木粉中的可溶劑物質(zhì)易遷移到產(chǎn)品表面，使產(chǎn)品脫色，并最終變成灰色，不同產(chǎn)品在一定使用環(huán)境下，還會產(chǎn)生黑斑或銹斑。所以，著色劑在木塑復(fù)合材料生產(chǎn)中也有著較為廣泛的應(yīng)用。它能使制品有均勻穩(wěn)定的顏色，且脫色慢。
????????適用于生態(tài)木的色粉一般用黃、紅、黑、鈦白粉等。黃、紅兩種色粉有無機(jī)和有機(jī)兩種。無機(jī)色粉的優(yōu)點(diǎn)是在耐候性和抗遷移耐高溫等方面優(yōu)于有機(jī)色粉缺點(diǎn)是添加量大，對于較鮮艷的顏色不適用，但價格便宜。有機(jī)色粉反之。生態(tài)木一般用有機(jī)和無機(jī)色粉搭配使用。鈦白粉有R鈦型和銳鈦型兩種。R鈦遮蓋力和耐候性優(yōu)于銳鈦，所以生態(tài)木一般用R鈦型鈦白粉。
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????????（9）其他助劑
????????紫外線穩(wěn)定劑：隨著人們對木塑復(fù)合材料質(zhì)量和耐用性要求的提高得到迅速發(fā)展。它能使復(fù)合材料中聚合物不發(fā)生降解或力學(xué)性能下降。常用的有受阻胺類光穩(wěn)定劑和紫外線吸收劑。
????????另外，為了使復(fù)合材料能保持良好的外觀和完美的性能，常常需要加入防菌劑，防菌劑的選擇要考慮木粉的種類、添加量、復(fù)合材料使用環(huán)境中的菌類、產(chǎn)品的含水量等多種因素。如硼酸鋅可以防腐但不能防藻類。
????????（10）填料和纖維
????????填料的品種有輕質(zhì)碳酸鈣、重質(zhì)碳酸鈣、活性碳酸鈣，滑石粉，硅灰石，高嶺土等;填料的目數(shù)有500目、800目、1000目及1250目等。
????????纖維的品種有木粉有闊葉木材的粉，針葉木材的粉，雜木粉，松木粉，稻糠粉，秸稈，花生殼等;對于纖維目數(shù)的選擇，PVC木塑的纖維目數(shù)一般用80~120目左右，PP、PE一般用60~80目左右。
????????不同外觀形狀的纖維，無機(jī)填料按一定比例搭配可形成協(xié)同作用有利于提高產(chǎn)品力學(xué)性能。填料和纖維的添加量決定產(chǎn)品的質(zhì)量和密度，高了不但品質(zhì)差、密度大，且加大螺桿和炮管的磨損，縮短設(shè)備的使用壽命，如操作不當(dāng)、配方調(diào)整不到位更易使螺桿斷裂。
????????本人建議生產(chǎn)PVC生態(tài)木100公斤PVC加量控制在40-70公斤左右密度可控制在0.7-0.8左右。
????????木塑材料的生產(chǎn)工藝
????????木纖維是吸水性較強(qiáng)的材料，一般含水量在15%甚至更高，無機(jī)填料也達(dá)到5%左右，而水含量的高低是影響塑料特別是木塑生產(chǎn)穩(wěn)定性和制品質(zhì)量的天敵，會響發(fā)泡倍率、制品的吸水率、制品的變形、制品的耐候性和其他物理性能。所以水分最好控制在1%以內(nèi)。
????????? ?工藝流程（以PVC木塑的加工為例）
????????控制好合理水分的纖維和填料 →?加入高混機(jī)里 →?混到100℃ →?加入適量的偶聯(lián)劑 →?混到110~115℃ →?關(guān)掉馬達(dá)，停止時打開混合機(jī)大蓋2~3分鐘 →?加入PVC和穩(wěn)定劑 →?混到80℃ →?加潤滑劑及其他助劑 →?到100℃時加入加工助劑，發(fā)泡劑 →?120~125℃時卸粉 →?粉卸完后馬達(dá)停止了再打開大蓋，2~3分鐘后再混下一手料(最好混五手料，清理一次混合機(jī)) →?粉在冷拌桶里冷卻到40℃ →?造?；蚣尤腚p螺桿生產(chǎn)(冷拌桶務(wù)必有循環(huán)冷卻水)。
?????????注意事項
????????1、在混料時必須注意觀察溫度和時間，如一般冷鍋混一手料在20-25分鐘左右，熱鍋在12~15分鐘左右(溫度設(shè)定125℃左右)，如果時間有相差3分鐘或更長，可能是感溫線有問題或溫控不準(zhǔn)，或混合機(jī)牛角刀磨損嚴(yán)重，會影響發(fā)泡倍率的穩(wěn)定和產(chǎn)品顏色。
????????2、各段風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
????????3、主機(jī)電流的大小和穩(wěn)定性。如主機(jī)電流波動較大說明滑劑、加工助劑、纖維與PVC各組分之間分散不是很均勻。
????????4、烘干機(jī)的溫度一般設(shè)定在60-80℃之間，且經(jīng)常保持在桶的容積的80%左右，這樣有利于生產(chǎn)和顏色的穩(wěn)定，提高制品的表觀質(zhì)量。
????????5、單螺桿擠出機(jī)主要靠摩擦輸送物料，混煉效果差，木粉在機(jī)筒中停留時間長，易燒焦。因此，在PVC/木塑復(fù)合材料擠出中受到較大的限制。為了提高PVC/木塑的混合效果，用于PVC/木塑加工的單螺桿應(yīng)該設(shè)混煉區(qū)，或者先造粒，然后用粒料擠出成型，但這個過程消耗了助劑，降低了PVC性能。
