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木塑復(fù)合材料:用途廣泛的環(huán)保材料
木塑復(fù)合材料是以廢舊塑料、木粉(如木屑、竹粉、稻殼、秸梗等)為原料,按一定比例混合,并添加特制的助劑.經(jīng)高溫、擠壓、成型等工藝制成的一種新型復(fù)合材料。其性能優(yōu)良,用途廣泛、利于環(huán)保,有廣闊的發(fā)展前景,值得大力研發(fā)推廣。
木塑復(fù)合材料的加工工藝和性能特點(diǎn)
木塑材料的技術(shù)特點(diǎn)是把兩大類差別較大的不同材料相互混合在一起.即將木材、塑料合二為一制成復(fù)合材料。
木粉(或農(nóng)作物的纖維粉末)作為塑料的一種有機(jī)填料具有來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉、密度低、絕緣性好等許多其他無(wú)機(jī)填料所無(wú)法比擬的優(yōu)良性能,但它并沒(méi)有像無(wú)機(jī)填料那樣得到廣泛應(yīng)用。主要原因在于:一是與基體樹(shù)脂的相容性較差:二是在熔隔的熱塑性塑料中分散效果差,造成流動(dòng)性差和擠出成型加工困難。由于木粉中主要成分是纖維素.含有大量的羥基,這些羥基形成分子間氫鍵或分子內(nèi)氫鍵使木粉具有吸水性.且極性很強(qiáng)。而熱塑性塑料多數(shù)為非極性,具有流水性,所以兩者之間的相容性較差,界面的粘接力很小,需要通過(guò)添加劑改性塑料和木粉的表面.提高它們之間界面的親和力。改性的木粉具有增強(qiáng)性質(zhì),能夠很好地傳遞填料與塑料之間的應(yīng)力,從而達(dá)到增強(qiáng)復(fù)合材料強(qiáng)度的作用。
擠出成型、熱壓成型、注射成型是加工木塑復(fù)合材料的主要成型方法。由于擠出成型加工周期短、效率高因此擠出成型方法是一種較為常用的工藝路線。
從木塑復(fù)合材料工藝技術(shù)特點(diǎn)來(lái)看,主要存在以下幾類:按原料來(lái)分,一類使用的塑料原料為純塑料或商業(yè)級(jí)塑料:另一類是使用具有一定特性的單組分廢舊塑料。按加工工藝來(lái)分.一類是二步成型法.即塑料與木粉混合后直接進(jìn)行成型加工。
從成型機(jī)理來(lái)看,一類是物理成型.即使用熱隔性粘合劑.在成型過(guò)程中將塑料與木粉粘合在一起;另一類是物理化學(xué)成型.即通過(guò)加入添加劑.在壓力和溫度的控制下.使原料混合物同相對(duì)低分子的添加劑一起轉(zhuǎn)變?yōu)楦叻肿訝顟B(tài)的網(wǎng)狀纖維材料。采用這種工藝制成的材料.內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全是融合后重生的網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu),比其他工藝生產(chǎn)出的木塑產(chǎn)品的抗彎、抗壓、抗沖擊強(qiáng)度要好。
目前木塑復(fù)合材料具有好下優(yōu)點(diǎn):
(1)易于加工。木塑復(fù)合材料內(nèi)含聚酯和纖維.因此具有同木材相類似的加工性能.可鋸、可釘、可刨.使用木工工具即可完成。且握釘力明顯優(yōu)于其他合成材料;
(2)強(qiáng)度高、耐用性好。木塑復(fù)合材料具有較好的彈性模量。此外.由于內(nèi)含木質(zhì)纖維并經(jīng)樹(shù)脂固化.因而具有與硬木相當(dāng)?shù)目箟?、抗沖擊等物理機(jī)械性能,并且其耐用性明顯優(yōu)于普通木質(zhì)材料;
(3)耐水、耐腐蝕。木塑材料及其產(chǎn)品可抗強(qiáng)酸堿.耐水、耐腐蝕.并且不繁殖細(xì)菌.不易被子蟲(chóng)蛀.不長(zhǎng)真菌;
(4)可調(diào)整性強(qiáng)。通過(guò)加入不同的助劑,聚酯可以發(fā)生聚合、發(fā)泡、固化、改性等變化.從而改變木塑材料的密度、強(qiáng)度等特性.符合抗老化、防靜電、阻燃等特殊要求;
(5)原料來(lái)源廣泛。木塑材料除了使用一定數(shù)量的助劑以外.95%以上的原料均為聚酯和木質(zhì)纖維.其來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉。
木塑復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域
木塑材料應(yīng)用于包裝行業(yè)主要是托盤(pán)、包裝箱、集裝器具等。僅以托盤(pán)為例,目前.北美地區(qū)托盤(pán)用量每年高達(dá)2億多個(gè);日本托盤(pán)用量每年約600萬(wàn)個(gè)。據(jù)預(yù)測(cè),今后幾年內(nèi)我國(guó)木托盤(pán)的年平均使用量可能會(huì)突破2000萬(wàn)個(gè),因而在國(guó)內(nèi)有很大的市場(chǎng)需求。
木塑材料具有耐潮、防蟲(chóng)蛀等特點(diǎn),適用于倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)使用的貨架鋪板、枕木、鋪梁、地板等。在我國(guó)倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)應(yīng)用木塑材料雖然剛剛開(kāi)始.但需求量卻在迅速增加。
木塑材料制成的涼亭、座椅、花盆、垃圾桶等具有防水、防潮、防腐的特點(diǎn).而且壽命長(zhǎng)、價(jià)格低;用木塑復(fù)合材料制作房屋、室外地板、陽(yáng)光房、碼頭、護(hù)欄等產(chǎn)品已在國(guó)外開(kāi)始起步。
另外,應(yīng)用木塑復(fù)合材料研發(fā)汽車內(nèi)飾、復(fù)合管材、鐵路枕木、電纜護(hù)管、井蓋等產(chǎn)品.也正從論證階段步入到應(yīng)用測(cè)試階段,相信在不遠(yuǎn)的將來(lái),木塑產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域仍將進(jìn)一步擴(kuò)大。