电话:13511256502 邮箱: vip@shanghaiwpc.com
山东省木塑复合地板生产商

超高填充塑木复合材料的意义

星期一, 12月 12, 2022

为了充分利用木质纤维可再生、碳中性、低成本和来源丰富的优势,通过提高木质纤维含量可达到降低WPCs生产成本的目的,从而提高其在市场上的竞争力以及环境友好性。市售挤出成型的WPCs中填充量可高达70wt.%,然而此类WPCs中依然含有高达30wt.%的热塑性聚合物,不可避免会带来刚性较弱、易蠕变和热膨胀系数大等问题,严重制约了WPCs在尺寸稳定性要求较高的领域中应用,尤其WPCs作为户外铺板、墙板等建筑材料使用时,受长期载荷的影响发生蠕变及受温度变化发生热胀冷缩现象,这都严重影响了WPCs的在长期使用过程中的耐久性。在现有基础上,继续提高木质纤维含量,则是一条有效的解决策略,高含量的木质纤维不仅增强了消费者的视觉和触觉感受,而且带来了木材吸湿解析等特性,对进一步拓宽木塑复合材料的应用具有重要意义。

WPCs的临界木粉含量则取决于加工方式,注塑成型要求WPCs熔体具有高流动性,并且与挤出成型和热压成型相比需要更高的温度与压力,因而其木质纤维含量往往不超过60wt.%,热压成型时不需要高流动性,文献报道可实现超过84wt.%填充量的WPCs制备(利用各类热固性胶黏剂制备的人造板不在讨论之列),然而热压过程中没有单向流动,木质纤维与聚合物基体表现出随机取向,较差的混合塑化过程不可避免地导致均匀性较差和缺陷较多等问题,因而往往伴随着较弱的力学性能和长期耐久性,并且其生产更是难以实现连续化。挤出成型则是目前WPCs产业最常用的加工方式,与其他方法相比,挤出成型生产效率高、可连续化生产、混炼均匀、塑化效果好,此外木质纤维沿挤出方向具有一定的取向,在挤出方向可获得更好的增强效果。然而进一步提高挤出成型WPCs的木质纤维含量十分困难,这主要受限于高木质纤维填充体系下的WPCs熔体粘度过高,使得WPCs熔体在挤出加工过程中出现不稳定流动甚至熔体破裂现象,并且有限的聚合物基体难以完全包覆木质纤维,现有的常用工艺和设备较难连续且稳定地制备高填充WPCs此外,对高填充WPCs熔体的类固体流变行为认识十分有限,缺乏系统的流变理论,这也是限制高填充WPCs发展的重要原因之一。然而木质纤维之间有通过离子键、氢键、范德华力以及物理缠结等相互作用结合在一起形成稳定结构的潜力,因此,选择合适的聚合物基体和添加剂并控制加工工艺,理论上可以进一步提高WPCs的填充量。

在改进配方工艺和成型模具等基础上,采用挤出成型的方式成功制备了填充量为75-90wt.%的超高填充聚丙烯基木塑复合材料(UH-WPCs),其5wt.%为滑石粉,木质纤维分别选取了最具代表性的速生杨木和毛竹为原料。在实现UH-WPCs制备的基础上,基于木质纤维相比热塑性聚合物更低的温度敏感性,科研人员研究了填充量和两种木质纤维对UH-WPCs在不同使用温度下的力学、蠕变及热膨胀性能的影响,此外基于UH-WPCs中高木质纤维含量对湿度和温度的敏感性差异,研究了温度、湿度和水分对其尺寸稳定性及各向异性的影响。

结论是: (1)随着木质纤维填充量的增加,超高填充木塑复合材料(UH-WPCs)的线性热膨胀系数(LCTE)明显降低,蠕变应变呈先下降后上升的趋势,拉伸模量、弯曲模量随填充量增加呈先上升后下降的趋势,而拉伸强度、弯曲强度和冲击强度则是逐渐降低;(2)UH-WPCs力学性能和蠕变表现出强烈的温度依赖性,升高温度力学强度和模量明显降低,冲击韧性提高,蠕变应变明显增大; (3)温度、湿度和含水率变化均会导致UH-WPCs尺寸变化,且呈现明显的各向异性,其中湿度对UH-WPCs尺寸变化的影响远大于温度。

更多新闻

塑木复合材料注塑成型技术

美国材料试验协会标准(ASTM)对塑木复合材料(WPC)给出的定义是“一种主要由木材或者纤维素为基础材料与塑料( ...

了解更多 +

塑木复合材料性能测试技术

塑木复合材料所能利用的木质纤维和植物纤维来源丰富、价格低廉;制品尺寸稳定性好,电绝缘性优良,生产和 ...

了解更多 +

塑木复合材料的城市公共设计

塑木材料兼具塑料和木材两者的性能优点以及独特的复合特性,按使用分为户外和室内两大系列,使用范围涵盖 ...

了解更多 +

服务热线

18321263196

功能和特性

价格和优惠

获取内部资料

微信服务号