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公司公告:滄州市新航木塑制品有限公司是一家專營戶外景觀材料、設計、施工等園林相關綜合業務的工程公司。

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木塑復合材料的關鍵技術、生產工藝及擠出設備 

發布時間:2021/02/01

  一、木塑復合材料的關鍵技術
  木塑復合材料的關鍵技術之一是對木粉的處理,影響木粉填充塑料的因素很多,如木粉的填充量、木粉的粒徑、木粉的含水量、基體塑料的性能、相容劑的類型、加工工藝等。通常對木粉的處理有以下幾種:
  1、物理方法
  物理方法主要包括加熱烘干、蒸汽噴發和放電處理等。
  加熱烘干是處理木粉最常見的方法,國內木塑生產廠家都采用這種方法。通過加熱使木纖維表面羥基含量降低,有利于其與聚合物基體的粘接;但高溫會導致木粉發生各向異性收縮,破裂甚至破壞木纖維的細胞壁結構。
  蒸汽噴發是處理天然纖維的一種新方法。它能引起木纖維的形態和結構發生變化,從而使木纖維的強度和表面積增加。
  放電處理包括低溫等離子處理、離子濺射法和電暈放電法。用低溫等離子轟擊纖維表面,可以增加纖維表面極性,從而提高其與聚合物基體的粘接。
  2、化學方法
  化學方法是通過化學反應減少木纖維表面的羥基數目,在木粉/聚合物之間建立物理和化學交聯。通過在木粉表面形成一層憎水性薄膜從而提高其與聚合物的相溶性和促進木粉的分散。目前常用的方法有潤滑劑法、偶聯劑法、相容劑法等方法。
 ?。?)潤滑劑法
  常用的潤滑劑有HSt、白油、石蠟等。主要通過與木粉混合,均勻的覆蓋在木粉表面,從而提高其與聚合物基體的粘接。
 ?。?)偶聯劑法
  偶聯劑可以提高無機填料、無機纖維與基體樹脂之間的相容性,同時也可改善木粉與聚合物之間的界面狀況。硅烷偶聯劑和鈦酸酯偶聯劑是應用最廣泛的兩類偶聯劑。實驗表明,這兩種偶聯劑都能改善填料與樹脂的相容性,它們可引起木塑復合材料力學性能的提高且具有環保效果。另外,同時使用偶聯劑和NaOH對木粉進行表面處理可以達到最佳效果。其中NaOH起到提高木纖維的分散性作用,偶聯劑處理既提高木纖維的分散性又提高了木纖維與聚合物基體的粘接性。
 ?。?)相容劑法
  在各種表面改性中,直接加入官能團化聚烯烴相容劑的方法最為簡便和高效。主要的官能團單體有馬來酸酐(MA)、丙烯酸(AA)、縮水甘油基甲基丙烯酸(GMA)等,目前各種接枝改性聚烯烴共聚物已有一系列的商品化產品,這些產品主要采用馬來酸酐或丙烯酸接枝改性的低分子量乙烯類聚合物,包括PE、PP、SEBS等。
  在生產木塑復合材料過程中,一般先對木粉進行烘干處理,再用偶聯劑對木粉進行表面處理,然后將木粉、相容劑、聚合物在擠出機中進行熔融共混擠出。在熔融溫度下,馬來酸酐相容劑的酸酐官能團與木纖維表面的羥基發生酯化反應,相容劑另一端的非極性分子與聚合物基體發生纏結,增大了木纖維與聚合物基體之間的相互作用,從而提高木塑復合材料的力學性能和尺寸穩定性。
  二、木塑復合材料的生產工藝
  木塑復合材料大部分為擠出成型,也有注塑成型、熱壓成型。在擠出成型工藝中,可以先配混成中間木塑粒料,然后再經擠出機加工成型材,也可越過造粒階段,配料混合(包括脫揮)、擠出型材(板材)在一個設備或一組設備內連續完成。注塑和熱壓成型一般需要先配混成中間木塑粒料,再通過專用的模具和設備加工成型。
  三、木塑復合材料的擠出設備
  木塑復合材料(包括制品)的生產過程對其性能影響很大,實驗表明:加工的能力不夠會引起纖維分散和浸潤不均勻,而過分的加工則會使纖維破損和斷裂,兩者都會降低木塑材料的力學性能。另外,要防止過分剪切或高溫產生糊料等問題,一步法連續工藝若脫揮(主要脫水)不充分將影響下一步的加工生產,并使產品有氣泡而性能降低。目前,主要的加工設備為單螺桿擠出機和雙螺桿擠出機,雙螺桿擠出機又可分為同向平行雙螺桿擠出機和異向錐型雙螺桿擠出機。
 ?。?)單螺桿擠出機
  在木塑復合材料加工業中,單螺桿擠出機由于速度慢,能耗低,主要適合于生產規模小的企業。在國外,單螺桿擠出機基本上已經被淘汰了。
 ?。?)同向平行雙螺桿擠出機
  木塑復合材料加工業稱同向平行雙螺桿擠出機為高速、高能耗型設備,一般為組合式螺桿,可調節螺桿長徑比和構型(捏合塊角度及其塊數、不同捏合塊組合方法),靈活設置排氣口,可以直接加工木粉或植物纖維,完成木粉干燥后與熔融的樹脂混合再連續擠出,即木粉干燥和樹脂熔融分開進行,因此往往是由雙階擠出機組成。這種工藝要求木粉水含量低,并在嚴格條件下運輸和貯存。美國Andex公司在木塑復合材料加工設備方面居領先地位,已經進行了近10年的工作,并在美國、加拿大、日本獲得了8個專利許可證。意大利ICMA公司有其擠出三層板的專利技術,美國Davis-Standard、KruppW&P等公司也生產塑木加工用同向雙螺桿擠出機。
 ?。?)異向錐型雙螺桿擠出機
  與同向平行雙螺桿擠出機比,異向錐型雙螺桿機被稱之為低速、低能耗型設備,非組合式螺桿。與一般錐型雙螺桿機比,為適應熱敏樹脂加工需要,要求螺桿設計適應較寬的加工范圍,對木纖維的切斷作用少,樹脂少時仍能均勻分散并與物料完全熔融。由于木粉、植物纖維比重小、填充量大,加料區體積比常規型號要大、要長。若木粉、植物纖維加入量大,熔融樹脂剛性大,還要求耐高背壓齒輪箱,采用壓縮和熔融快、計量段短的螺桿,以確保木纖維停留時間短,防止其斷裂和焦化糊料。

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