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在木塑复合材料的改性技术中已有很大创新

木塑复合材料是用木纤维或植物纤维填充、增强的改性热塑性塑料复合材料。

    木塑复合材料的商业应用起始于20世纪中期。20世纪80年代意大利研制出50%的木粉和50%的PP混合而制成的木塑复合材料。之后,加拿大的协德企业、奥地利的辛辛那提企业、韩国的大山株式会社,以及美国及日本等国的企业也推出木塑制品,典型的产品是汽车内衬件。如美国的福特、通用,德国的大众、奔驰,日本的本田、丰田,瑞典的沃尔沃等企业的多种门护板、后阁板、仪表板骨架、行李架衬垫等。

    中国对木塑复合材料的研究起步较晚。中国木塑制品主要用于建筑领域的门框、模板、地板、公园座椅、护栏、吊顶和屋面板等,包装领域的搬运垫板和托盘等。但在木塑复合材料的改性技术和在汽车工业领域中应用与国外相比差距还很大。

    经过科技人员多年的努力,在国家科技支撑计划的资助下,木塑复合材料的改性技术已有很大创新,取得了可喜进展。

    (1)原料来源广泛

    废旧塑料种类很多,如PE、PP、PS、PVC和ABS都可做为原料;木质纤维有木粉、刨花、锯木、木材下脚料等;植物纤维有稻壳、秸杆、花生壳、椰壳、甘蔗、亚麻、泽麻、黄麻、大麻等。

    随着木材资源日益匮乏,价格越来越高,所以木塑复合材料近来大多以生物资源——植物纤维(农作物废弃物)做为原料。中国是农业大国,农作物废弃物非常丰富。据农业部统计,2010年中国的秸杆总量达到7.26亿吨。过去大量剩余秸杆被遗弃在田间地头,或直接焚烧,现在通过改性技术可以废物利用,制成高性能的木塑复合材料,广泛应用于建筑、交通、家电、汽车、景观等领域。

    (2)植物纤维粉除湿处理

    除湿是一个重要环节,除湿不彻底将严重影响木塑制品的性能。传统的一次除湿方法不能满足木塑制品的工艺要求。新的工艺采取木纤维高速混合除湿、恒温除湿和排气除湿三段除湿方法,攻克木纤维难以除湿的瓶颈,使其水份含量达到挤出要求。

    (3)木粉活化处理技术

    木粉不加处理,直接与回收塑料共混,由于界面附着力小使得产品力学性能差,所以必须加入助剂将木粉活化后才能与塑料很好粘合。但采用单一助剂也达不到要求。新技术采用加入偶联剂、接枝剂、润滑剂、增塑剂、热稳定剂等5种组成复合助剂也能提高产品性能。

    (4)低温固相加热技术

    采用低温固相加热技术,根据增容剂用量、扩链剂、PE类型和增容剂类型对共混物结构与性能影响,采用前区低温固相挤出,后区高温快速反应挤出工艺。减少了共混物在挤出过程中的水解和热降解,使聚烯烃交联结构形成多重网络结构,限制聚合物在挤出过程中的再结晶。在聚合物的熔点下,玻璃化温度以上挤出,在接近聚合物熔点的温度下挤出,节约能源明显。

    (5)加工设备创新

    新型木塑挤出成型机组的特点:1)挤压螺杆螺棱外表面上具有阶梯式防漏流沟槽,可以提高生产效率、保证产品尺寸稳定性、提高产品质量。2)采用新型合流芯技术:合流芯上具有导流孔,导流孔的孔腔中具有导流装置。这种结构可以提高产品质量。3)挤出模具在口模和芯棒上都必须串水以达到温度均匀并定型;机头流道适当加长,约为普通塑料模具的1.5倍,流道太短会造成出料不均匀,定型不冷,过长则容易造成木质纤维烤焦;压缩比略小,约为普通塑料型材模具的70%。

    采用新技术,以废旧塑料生产的木塑制品已在四川棠湖企业景观、宁波舟山鲁家峙水上平台护栏及青岛城阳棘洪滩、一品街等工程中应用。青岛与美国合资建厂以废旧塑料生产的木塑铁道枕木产品已出口到美国。

    这种新型木塑挤出设备已大量出口,如出口俄罗斯PE木塑地板生产线、西班牙RC2工程有限企业PE木塑宽板生产线、法国沙滩房和凉亭生产线、澳大利亚栈道板、日本护栏等。

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