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塑木复合材料的研究方向
来源: 作者: 发布日期:2019-12-13 阅读次数:189 评论数:0 收藏 打印 
塑木复合材料的研究方向

塑木复合材料的原料主要有生物质纤维原料、热塑性原料、偶联剂及其他助剂。塑木复合材料中最常用的生物质纤维原料是木材,秸秆等农作物纤维也占有一定比例。中国丰富的农业资源优势为生物质塑木复合材料在国内的迅速发展提供良好条件。热塑性塑料主要是原生和回收的聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)。偶联剂能改善填料和高分子材料之间的界面特性,提高界面的黏合性,从而提高复合材料的性能。其他助剂主要有光稳定剂、颜料、润滑剂、防腐剂、抗氧化剂等,用来改善加工性能和实用性能。


挤出成型是塑木复合材料生产过程中的主要成型工艺,目前挤出法生产生物质塑木复合材料的主要设备是螺杆挤出机。由于木粉与塑料的界面相容性很差,所以当木粉和塑料的比例不合适时,所制得的塑木复合材料的物理机械性能很差,因此,改善塑木复合材料的界面相容性一直是后续研究的重要方向。塑木复合材料的生产工艺较为成熟,在生产工艺方面的研究主要是在原有基础上进行加工技术改进创新、对产品性能的改进。目前塑木复合材料的研究方向主要有以下几个方向:


原料选择及添加比例。不同木质纤维与热塑性基体混合,所得到的材料性能明显不同,同种纤维添加比例不同,所得到的材料性能也有明显差异。木质纤维正在向其他植物纤维材料发展,比如各种麻类、秸秆麦草、蔗渣等。木质纤维的另一重要来源是各种植物纤维废弃物,比如废旧木材、废纸、废纺织品等。不同种类的植物纤维所含成分不同,在材料合成时需要调节配方的组成。

混合塑料的应用和研究。各种塑料混合在一起,由于其组分不同,所以熔融温度也不同,相容性也很差,这往往会造成生产出的产品的力学性能下降。随着塑料制品的增加,产生的塑料废弃物也在逐年上升,中国的塑料回收和分类工作都不太完善,因此混合塑料的研究显得尤为重要。

偶联剂的研究和应用。木质纤维与塑料的界面相容性很差,需要添加偶联剂对材料进行改性。偶联剂能够将二者结合到一起,提高二者之间的界面相容性。常用的偶联剂主要有马来酸化聚烯烃偶联剂、有机硅烷偶联剂和其他偶联剂三大类,对于改善塑料和木质纤维之间的界面相容性具有极其重要的作用,但是偶联剂的价格较高,限制了其在塑木生产中的大量使用,偶联剂的添加量通常为木质纤维质量的 1%~8%,因此,需要开发廉价高效的偶联剂。

功能性塑木复合材料的研发。近年来,研究者们致力于通过功能化改性来改善生物质塑木复合材料的阻燃抑烟、耐老化、耐候和抗菌性能,并取得了显著的成果。但是功能化改性理论、功能影响因子尚未系统化和理论化,改性方法也尚未成熟,有待进一步研究。

塑木复合材料的表面修饰。生物质塑木复合材料主要用于建筑装饰,对于产品外观的要求较高,砂光、拉丝和轧花技术是聚烯烃基生物质塑木复合材料常用的修饰手段,

除此之外还有涂饰技术、贴面装饰技术、仿木纹技术。对于塑木材料制品的表面装饰的创新也具有很大的商业潜力。

发泡复合材料。通过添加发泡剂向材料内部引入均匀分布的泡孔,这些分布均匀的泡孔结构有助于钝化材料内部的裂纹尖端,阻止裂纹扩展,提高材料的抗冲击能力和延展性,一定程度上提高了材料的力学性能。大量的泡孔结构也使生物质塑木复合材料的密度显著降低,显著降低原料成本,发泡也能使产品表面有独特的质感,产品的隔音、隔热性也较好。发泡剂和发泡助剂的种类和发泡方法有待进一步研究。


责任编辑:陈波

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