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木塑复合材料产业经过 20 多年的发展,已开发了很多辅助材料,如润滑剂、界面相容剂、偶联剂、增韧剂、光稳定剂、抗菌剂、发泡剂等,这些辅助产品的开发将进一步改善木塑复合材料的性能,扩大其应用范围。
润滑剂:木塑复合材料要实现较高的木粉填充量,并具有良好的加工性能和物理机械性能,除了提高基体与木质原料的相容性外,加入少量高效流变润滑剂可以使木粉能够在塑料基体中快速而均匀地分散,不仅可使熔融分散混合和挤出成型工艺稳定,而且有利于提高产品质量、降低能耗和提高生产效率。常用的润滑剂聚乙烯蜡、石蜡、氧化聚乙烯蜡。有学者研究了润滑剂对木塑复合材料物理性能和加工性能的影响,结果表明加入润滑剂可以改善木塑复合材料加工性能而对其它力学性能没有明显影响。
界面相容剂:界面相容剂一般是一端含有羟基或酸酐基团,能够与纤维素中的羟基发生酯化反应,降低木质纤维的极性和亲水性,而另一端含有非极性基团,可与非极性的基体通过物理缠绕结合在一起的化合物,提高与塑料的相容性。常用界面相容剂有马来酸酐接枝聚合物(MAPE、MAPP)、异氰酸酯等。加入高分子型界面相容剂来改进木粉(纤维)和塑料的界面一直是人们关注的热点,有大量的文献研究了其对复合材料力学性能的改进和改善界面相容性的机制,接枝在聚合物上的马来酸酐与木粉表面的醇羟基发生酯化反应或与之形成氢键,降低了木粉的极性和吸湿性。实际上,聚合物接枝马来酸酐在复合体系中形成无数个中间相,把木粉(纤维)颗粒包覆起来,在聚合物和木粉之间起到一个桥梁的作用,达到界面粘和的目的。
偶联剂:应用最广泛的两类偶联剂为硅烷类和聚异氰酸类。其中,硅烷偶联剂是通过酯基与木粉表面的羟基官能团反应生成酯而键合到木粉表面,从而改善木质纤维与聚合物之间的界面状况,提高界面粘合强度。偶联剂用于木粉表面预处理的方法有 3 种:浸泡、喷洒和高混搅拌,而喷洒法最为常用,这种方法节约偶联剂,同时偶联剂的分布较为均匀。用电子束预辐照聚丙烯(PP)的方法,制备了马来酸酐/硅烷接枝聚丙烯硅烷(MAH/VTMS)接枝聚丙烯作为界面相容剂,这种双接枝单体、双活性基团的相容剂在木塑复合材料中具有某种协同作用,使复合材料的力学性能显著提高。
增韧改性剂:乙丙橡胶(EPDM)、SEBS 等热塑性弹性体常用于改善木塑复合材料的韧性。有明显的增韧效果。采用特定串连挤出机组对木粉/聚丙烯复合体系进行挤出增韧研究,结果表面添加适量的 EPDM-MA 有利于提高复合体系的拉伸和弯曲强度,而冲击强度提高的尤为显著;用 EPDM、SEBS-MA、MAPP 等不同助剂对木塑复合材料进行增韧研究,通过力学性能等测试分析得到,这几种助剂在不同程度上都提高了材料的力学性能。