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发泡塑木复合材料的发展趋势
来源: 作者: 发布日期:2018-10-10 阅读次数:399 评论数:0 收藏 打印 
近年来,塑木加工行业的发展取得了长足进步,一直保持较高的年增长率,特别是户外地板及建筑建材的应用,在国际塑木复合材料市场应用中占主导地位。值得注意的是,目前WPC的成型方式主要是挤压、模压和注射成型等,加工过程中使用的压力使该类产品的密度通常较大,为普通实木的2倍多,因此自重较大。另外,塑木复合材料组分中的亲水性木质纤维与疏水性高分子聚合物之间的界面相容性一般较低,导致材料的抗冲击强度和抗弯曲强度等力学性能常逊色于单纯塑料制品。



发泡塑木复合材料(Foamed wood plastic composite,FWPC)是将塑料母粒、木粉、填料、发泡剂和各种助剂按一定比例混合,于成型过程中在复合材料内部引入泡孔而制成。发泡剂在塑木共混物相体系中形成的气体相可通过溶解气体的分离、挥发性气体的汽化或化学反应产生气体的释放等途径实现。FWP内部良好的泡孔结构有助于钝化普通WPC中的裂纹尖端,阻止裂纹扩展,因而可以克服普通塑木复合材料脆性较大、抗冲击强度较小和材料伸长率较低的缺点。另外,由于FWPC中含有大量泡孔,材料内部空隙较大,制备时所用树脂量大大削减,相对节约了原料成本,也有效降低了材料的密度(约为未发泡塑木复合材料的50%,可达0.6~1.0g/cm3),材料的隔音、隔热和缓冲效果也随之提高。此外,因发泡材料自重较轻,便于运输、施工和安装,有望成为物流包装等行业所用木材及塑料的替代品。

FWPC还是一种环保材料,原料来源广(回收的二次纤维和废旧塑料均可),制造成本低廉,其本身还可多次回收再利用,减少了塑料的使用量,降低了环境污染,也有益于保护森林资源。尽管目前国内一些包装材料制造商及研究单位在努力研发发泡型纯植物纤维缓冲包装材料,但相比较而言,FW-PC因集合了木材与塑料两者之长,因而仍在性能上更具优势,如强度更高、耐水性能更好、价格更低廉、应用范围更广。

目前FWPC研究现状,已取得不少有意义的阶段性成果,但面对现有的市场需求和更为广泛的应用范围,需要进一步加速FWPC技术应用的产业化步伐,为此,应继续对FWPC进行深入而广泛的研究。FWPC的研发将会受到更密切的关注和重视。

(1)拓宽FWPC制备的原料种类,特别是将重点放在生物质废料(含废旧木竹材、农作物废料和其他植物材料)的高附加值利用上,因为塑木复合材料的组成中,此部分原料的
比例占多数。在保证材料性能的前提下,利用生物质废料和废旧塑料制备FWPC符合我国经济可持续发展的需要,也有助于减少森林采伐量,实现石化资源的回收再利用,对环境保护有利。

(2)在现有研究基础上继续对FWPC制备的配方进行改进设计,对发泡工艺参数条件的调控进行优化试验设计,并对高性能发泡剂及相应助剂进行深层次的研究和开发。这对发泡工艺过程的绿色化、低成本化和操作简单化具有实际意义,对保证最终FWPC产品的性能稳定也将起重要作用。

(3)对FWPC的发泡机理、性能研究及合理评价将更加充分和深入。尽管普通WPC制备时的影响因素和优化工艺参数已经渐渐明了,木材与塑料之间的界面相容性机理也有不少成果,但FWPC材料的多孔性结构使木质纤维与塑料之间的接触面减少,界面相容性问题更加重要,值得深入研究探讨。不同种类的木质材料制备出的FWPC在材料性能上会存在差异,而材料性质决定了其应用范围,因此,如何利用不同的木质原料制备出性能优异的产品,而且在降低制品密度的同时,提高FWPC的力学性能、耐候性、耐热性、耐水性、抗静电性、阻燃性、耐腐蚀性和电化学性能等,需要进行更多研究工作。

(4)FWPC制备的专用设备开发将受到高度重视。塑木复合材料的成型与单纯的塑料制品成型存在差异,主要是蓬松的木粉与塑料母粒及各种助剂间的相互均匀混合及完美融合并不容易实现,成型过程中的高温条件又加速了木质材料的分解,分解产物对金属设备会产生腐蚀,而木质材料与高分子聚合物之间的界面相容性也是需要解决的问题。

(5)FWPC的应用范围将得到进一步拓展。除了在建筑、室内外装饰装修、家具以及地板上的应用,FWPC还可取代现有木材和塑料制品用于物流包装等领域的缓冲材料、保温隔热材料和绝缘材料等。另外,在公园绿地等场所取代混凝土广场砖,在临时房屋中取代夹层发泡聚苯乙烯以及在旅游景点休闲座椅制作方面的应用也非常值得期待。
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