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一文讀懂木塑材料
????????木塑復合材料是采用木材加工剩余物、森林撫育剩余物、廢舊木材、農作物秸稈等木質纖維材料(35%~70%)和廢舊熱塑性塑料(主要為PE、PP、PVC)為主要原料，通過擠出、壓制等成型方式形成的復合材料。木塑復合材料既具有木質纖維材料的高強度和高彈性，又具有塑料的高韌性和耐疲勞等優(yōu)點，是一種既似木材又優(yōu)于木材的新型代木材料。
????????四種常見木塑材料種類
????????（一）聚乙烯基木塑復合材料
????????擠出機中有過氧化物存在的條件下，在LLDPE上接枝馬來酸酐和未處理的木粉復合，可制得其復合材料。在此過程中，改性LLDPE的結晶度會下降，但隨著木粉的加入結晶度又逐漸上升，復合材料的拉伸強度、延展性和耐蠕變性都因為接枝馬來酸酐而提高。常用的相容劑有：PP-g-MAH、LLDPE-g-MAH、HDPE-g-MAH、SEBS-g-MAH。、
????????（二）聚丙烯基木塑復合材料
????????對PP材料的改性過程中， 用無機填料填充改性PP可提高其拉伸強度和彎曲強度，但回導致其脆性增大、韌性下降，表現為斷裂伸長率、沖擊強度分別有不同程度的降低，而以木纖維作為填充材料改性PP，可制得力學性能較好的復合材料。
????????（三）PVC基木塑復合材料
????????PVC/木粉復合材料是工業(yè)化較早的木塑復合材料之一，也是目前應用最廣的品種?；赑VC本身不易加工的特性，考慮影響PVC基木塑復合材料性能的因素，如熱穩(wěn)定劑、加工助劑、沖擊改性劑、潤滑劑、加工工藝、木粉的表面處理等。
????????（四）廢舊塑料/木粉復合材料
????????用木纖維與廢舊塑料生產復合材料，即可充分利用豐富的天然資源，也可解決廢舊塑料的處理問題，國內外的工作者在這方面做了大量的研究工作。有學者研究，用pp一g一MAH、pp一g一AA為相容劑，在PP和PE混合的廢舊塑料中加入20%-40%木纖維制得的復合材料性能，彈性模量顯著提高，斷裂伸長率和沖擊強度下降，拉伸強度幾乎不變。
????????除了以上四種常用的制備木塑復合材料的樹脂外，有科學家研究了用PS、ABS等制備木塑復合材料。主要針對兩種原料的相容性做了研究，取得了很好的成果，木塑行業(yè)將是塑料應用的又一大領域。?
????????木塑材料常用的助劑
????????以PVC木塑復合材料為例，介紹八種常用的添加劑
????????（1）穩(wěn)定劑
????????根據不同用途生產不同鉛含量的穩(wěn)定劑，木塑生產用復合鉛鹽穩(wěn)定劑鉛含量最好不要低于30%。
????????有機錫穩(wěn)定劑：優(yōu)點是熱穩(wěn)定性好可用于透明制品，添加量少，低毒;缺點是價格高，因其是液體，運輸和使用有些不便。潤滑性一般，與金屬硬脂酸鹽并用，除協同作用外還可減少有機錫用量，降低成本。
????????鈣鋅穩(wěn)定劑：是一支無毒環(huán)保的新型熱穩(wěn)定劑，有液體和粉狀兩種，缺點是熱穩(wěn)定性較差、添加量大且潤滑性好。
????????（2）潤滑劑
????????為了加工復合鉛鹽穩(wěn)定劑需加一些潤滑劑(硬脂酸，石蠟，PE蠟、氧化PE蠟等)，用于生產木塑發(fā)泡最好是加氧化PE蠟，有利于配方的調整且不影響制品質量(具有較好的潤滑性)，用量據加工方法、設備的新舊、螺桿的大小，穩(wěn)定劑的好壞來定，一般加4-5%。不可用于透明制品，具有硫化污染，不可與有機錫混用。
????????（3）發(fā)泡劑
????????木塑復合材料具有很多優(yōu)點，但由于樹脂與木粉的復合，使其延展性和耐沖擊性降低，材料脆，密度也比傳統(tǒng)木制品大了近2倍，限制了它的廣泛使用。
????????經發(fā)泡后的木塑復合材料由于存在良好的泡孔結構，可鈍化裂紋尖端并有效阻止裂紋的擴張，從而顯著提高了材料的抗沖擊性能和延展性，且大大降低了制品的密度。
????????發(fā)泡劑種類很多，常用的主要有兩種：吸熱型發(fā)泡劑(如碳酸氫鈉NaHCO3)和放熱型發(fā)泡劑(偶氮二甲酰胺AC)，其熱分解行為不同，對聚合物熔體的粘彈性和發(fā)泡形態(tài)有著不同的影響，因而要根據制品的使用要求選擇適當的發(fā)泡劑。
????????一般采用AC發(fā)泡劑和小蘇打搭配使用，也有用AC發(fā)泡劑和碳酸氫鈉鹽來搭配。AC發(fā)泡劑優(yōu)點是發(fā)氣量大，用量小，缺點是分解不完全，會殘留一小部分在產品里，這樣使用過程中會影晌到產品表觀，發(fā)泡劑遷移到產品表面產生斑點和影晌產品的耐候性能加速產品的老化。
????????（4）發(fā)泡調節(jié)劑
????????木塑制品的密度據不同使用場景有所差異，一般在0.7~0.8kg/cm3左右，所以一般用530就可以達到要求，其分子量在500萬左右，如用更高分子量的調節(jié)劑對發(fā)泡是有幫助，但會降低產品的剛性。一般用量為6-8份。
????????（5）偶聯劑
????????有利于提高纖維和無機填料的相容性，以提高產品的力學指標和降低制品的吸水率，使用量大約為纖維和填料總和的1.5%。
????????（6）增韌劑
????????建議不加或少加彈性體增韌劑，因彈性體會影響制品的相關性能。
????????（7）加工助劑
????????無具體要求可不加。
????????（8）著色劑
????????在木塑復合材料使用過程中，木粉中的可溶劑物質易遷移到產品表面，使產品脫色，并最終變成灰色，不同產品在一定使用環(huán)境下，還會產生黑斑或銹斑。所以，著色劑在木塑復合材料生產中也有著較為廣泛的應用。它能使制品有均勻穩(wěn)定的顏色，且脫色慢。
????????適用于生態(tài)木的色粉一般用黃、紅、黑、鈦白粉等。黃、紅兩種色粉有無機和有機兩種。無機色粉的優(yōu)點是在耐候性和抗遷移耐高溫等方面優(yōu)于有機色粉缺點是添加量大，對于較鮮艷的顏色不適用，但價格便宜。有機色粉反之。生態(tài)木一般用有機和無機色粉搭配使用。鈦白粉有R鈦型和銳鈦型兩種。R鈦遮蓋力和耐候性優(yōu)于銳鈦，所以生態(tài)木一般用R鈦型鈦白粉。
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????????（9）其他助劑
????????紫外線穩(wěn)定劑：隨著人們對木塑復合材料質量和耐用性要求的提高得到迅速發(fā)展。它能使復合材料中聚合物不發(fā)生降解或力學性能下降。常用的有受阻胺類光穩(wěn)定劑和紫外線吸收劑。
????????另外，為了使復合材料能保持良好的外觀和完美的性能，常常需要加入防菌劑，防菌劑的選擇要考慮木粉的種類、添加量、復合材料使用環(huán)境中的菌類、產品的含水量等多種因素。如硼酸鋅可以防腐但不能防藻類。
????????（10）填料和纖維
????????填料的品種有輕質碳酸鈣、重質碳酸鈣、活性碳酸鈣，滑石粉，硅灰石，高嶺土等;填料的目數有500目、800目、1000目及1250目等。
????????纖維的品種有木粉有闊葉木材的粉，針葉木材的粉，雜木粉，松木粉，稻糠粉，秸稈，花生殼等;對于纖維目數的選擇，PVC木塑的纖維目數一般用80~120目左右，PP、PE一般用60~80目左右。
????????不同外觀形狀的纖維，無機填料按一定比例搭配可形成協同作用有利于提高產品力學性能。填料和纖維的添加量決定產品的質量和密度，高了不但品質差、密度大，且加大螺桿和炮管的磨損，縮短設備的使用壽命，如操作不當、配方調整不到位更易使螺桿斷裂。
????????本人建議生產PVC生態(tài)木100公斤PVC加量控制在40-70公斤左右密度可控制在0.7-0.8左右。
????????木塑材料的生產工藝
????????木纖維是吸水性較強的材料，一般含水量在15%甚至更高，無機填料也達到5%左右，而水含量的高低是影響塑料特別是木塑生產穩(wěn)定性和制品質量的天敵，會響發(fā)泡倍率、制品的吸水率、制品的變形、制品的耐候性和其他物理性能。所以水分最好控制在1%以內。
????????? ?工藝流程（以PVC木塑的加工為例）
????????控制好合理水分的纖維和填料 →?加入高混機里 →?混到100℃ →?加入適量的偶聯劑 →?混到110~115℃ →?關掉馬達，停止時打開混合機大蓋2~3分鐘 →?加入PVC和穩(wěn)定劑 →?混到80℃ →?加潤滑劑及其他助劑 →?到100℃時加入加工助劑，發(fā)泡劑 →?120~125℃時卸粉 →?粉卸完后馬達停止了再打開大蓋，2~3分鐘后再混下一手料(最好混五手料，清理一次混合機) →?粉在冷拌桶里冷卻到40℃ →?造?；蚣尤腚p螺桿生產(冷拌桶務必有循環(huán)冷卻水)。
?????????注意事項
????????1、在混料時必須注意觀察溫度和時間，如一般冷鍋混一手料在20-25分鐘左右，熱鍋在12~15分鐘左右(溫度設定125℃左右)，如果時間有相差3分鐘或更長，可能是感溫線有問題或溫控不準，或混合機牛角刀磨損嚴重，會影響發(fā)泡倍率的穩(wěn)定和產品顏色。
????????2、各段風機的正常運轉。
????????3、主機電流的大小和穩(wěn)定性。如主機電流波動較大說明滑劑、加工助劑、纖維與PVC各組分之間分散不是很均勻。
????????4、烘干機的溫度一般設定在60-80℃之間，且經常保持在桶的容積的80%左右，這樣有利于生產和顏色的穩(wěn)定，提高制品的表觀質量。
????????5、單螺桿擠出機主要靠摩擦輸送物料，混煉效果差，木粉在機筒中停留時間長，易燒焦。因此，在PVC/木塑復合材料擠出中受到較大的限制。為了提高PVC/木塑的混合效果，用于PVC/木塑加工的單螺桿應該設混煉區(qū)，或者先造粒，然后用粒料擠出成型，但這個過程消耗了助劑，降低了PVC性能。
