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生物质木塑环保材料的发展趋势及技术难题

发布时间:2021-04-01 10:46:05浏览次数:

  生物质木塑环保材料的研发和生产是在国家提倡节能减排,发展绿色循环经济的政策下应运而生的。该产品是以废旧塑料和木材加工边角料、废弃植物纤维等为原料,在特定的生产工艺条件下加工而成的环保材料。产品在生产和使用过程中,不会向周围环境散发危害人体健康的有毒气体,产品具有类似木质的外观,但比木材尺寸稳定性好,不会产生裂缝、翘曲,且无木材疤痕,有类似木材的二次加工性,可切割、粘贴、用钉子或螺栓连接固定。比塑料硬度高,具有热塑性材料的加工性,能百分之百回收再利用,有利于环境保护。产品耐虫蛀、耐老化、耐腐蚀,吸水性小,不会吸水变形,使用寿命长。生物质木塑环保材料还具有轻质、保温、隔音、抗震、防火等特性。在减少环境污染,保护森林资源,促进经济发展方面都有很好的经济效益、社会效益和生态效益,在全球范围内包括中国市场均有巨大的潜力。

木塑环保材料

  生物质木塑环保材料的成型方法为挤出成型。涉及的关键核心技术主要包括以下4方面内容。

  1、木粉的表面处理和界面相容问题

  木纤维是由纤维素、半纤维素、木质素及少量提取物构成,是一种不均匀的各向异性天然高分子材料。木粉表面有大量的亲水性的极性羟基和酚羟基官能团,极性很强,而热塑性塑料多数为非极性的,具有疏水性,两者之间存在着较高的界面能差,因此两者之间的相容性较差,界面的粘结力很小,通常需使用适当的添加剂来改性聚合物和木粉的表面,以提高木粉与树脂之间的界面亲和能力。已有大量的实验表明,聚合物在填充天然纤维后,复合材料的抗冲击强度明显下降,其他力学性能也有不同程度的下降。而通过改善木塑复合材料的两相界面,可以改善复合材料的力学性能。因此,木塑复合材料挤出成型的关键技术之一是如何使亲水的木材表面与疏水的聚合物大分子界面之间形成良好的相容性,保证木粉表面层与聚合物的表面层分子之间融合,从而复合成比单一材料性能优良的复合体系。

  2、加料问题

  由于加入的木质纤维大部分为粉料, 而木粉结构蓬松,不易对挤出机螺杆喂料,同时塑料基体与填充填料之间并不能形成理想的混合体并均匀一致地加入到挤出机中,这不可避免地会出现“架桥”和“抱杆”现象。特别是木粉中含有较多的水分时,这一现象就更为明显。加料的不稳定不仅直接导致挤出产量低,还会使挤出出现浪涌式的波动现象,造成挤出质量降低。同时由于加料中断,物料在机筒内停留时间延长导致物料烧焦变色,影响制品的内在质量和外观。因此必须对加料方式和加料量作严格的控制。

  3、配方体系和加工工艺

  高填充量木粉在熔融的热塑性塑料中分散效果差, 常以某种聚集状态的形式存在,使得熔体流动性差,挤出成型加工困难,需加入处理剂来改善流动性以利于挤出成型。同时,塑料基体也需要加入各种助剂来改善其加工性能及其成品的使用性能,因此,木塑复合材料的挤出成型配方很复杂。配方的复杂性也决定了木塑复合材料的挤出成型工艺的复杂性,包括原料的混合、挤出造粒、挤出成型以及后处理等,工艺参数的影响包括,挤出温度、挤出转速、挤出压力、牵引速度等。

  4、挤出过程中的排气问题

  木塑复合材料挤出成型对挤出机的排气要求很严格,这是因为木粉中所带有的小分子挥发物质和水分极易为制品带来缺陷,而前处理又无法完全清除这些小分子挥发物和水分。所以木塑复合材料挤出机排气系统的设计要比普通塑料挤出机较复杂,甚至还要进行多阶排气。在很大程度上,排气效果越好,挤出制品质量也越好。

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