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共挤木塑复合材料功能性研究进展(三)

星期五, 7月 14, 2023

抗老化性能

传统木塑复合材料经过高温挤出,木粉中的木质素发生降解,导致木塑复合材料的颜色变深。但是这种颜色变深不稳定,在紫外线的作用下颜色会逐渐褪色,加入抗氧剂和光稳定剂也达不到理想的效果,木塑复合材料还会发生褪色。GB/T 24508—2009《木塑地板》氙灯老化2000 h要求色牢度达到4级,但实际情况是传统木塑复合材料达到此要求的难度相当高。

对比研究了共挤木塑复合材料和非共挤木塑复合材料的抗老化性能。研究发现,老化1 000 h后,HDPE表层共挤的木塑复合材料色差值△E明显低于非共挤木塑复合材料,但是PP含有更多的支链结构,PP表层共挤的木塑复合材料△E反而大于非共挤木塑复合材料,因此,研究表明,共挤木塑复合材料的抗老化性能不一定优于非共挤木塑复合材料。共挤木塑复合材料仍需要选择抗老化性能较好的表层共挤材料,HDPE是一种较好的选择。

共挤木塑复合材料功能性研究进展(三)

以HDPE为表层共挤料,对比研究了共挤和非共挤两种木塑复合材料的老化性能。研究发现,不加入光稳定剂,共挤和非共挤两种木塑复合材料都严重褪色,两者褪色无明显差异。加入光稳定剂后,非共挤木塑复合材料的效果有限,而共挤木塑复合材料表层阻止了紫外线进入芯层,没有观察到明显褪色,因此在共挤木塑复合材料表层中加入光稳定剂是一种更加有效、更加经济的方法。

还有学者研究了二氧化硅、UV327等不同光稳定剂的作用效果,单独加入均能显著提高共挤木塑复合材料的抗老化性能,不同型号的光稳定剂组合具有一定的协同作用。也发现了,光稳定剂、纳米二氧化钛或其组合加入HDPE的共挤表层料中,共挤木塑复合材料的抗老化褪色性能均大幅度提高,△E值减小40%以上。以上学者的研究表明,利用共挤技术芯表多层结构的特点,选择合适的表层共挤料(如HDPE),再辅以光稳定剂,可以大大提高木塑复合材料的抗老化性能。

共挤木塑复合材料功能性研究进展(三)

深入研究了老化机理,发现共挤和非共挤木塑复合材料的老化机理不同。非共挤木塑复合材料是材料表面物理性质(如木粉中的有色物质流失、表面凹凸增加)发生变化导致褪色,而共挤木塑复合材料褪色是在共挤层保护失效后,共挤表层和芯层界面处木粉组分的光氧化造成的。研究表明,加入光稳定剂等方法难以从根本上解决非共挤木塑复合材料的褪色老化问题,而共挤芯表多层提供了一种切实有效的方法。

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