各種木塑材料專用相溶劑簡介

來源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2007-12-16 15:30:36點(diǎn)擊率：

目前世界各國對(duì)各種廢舊塑料污染進(jìn)行了全方位治理，并已取得了一定的成效，其中用木粉或植物纖維填充，經(jīng)專用設(shè)備擠出、壓制或注塑成型，可用來在某些場(chǎng)合替代木材制品的塑木制品尤為實(shí)用。該成果是近年來國外發(fā)展較快且經(jīng)濟(jì)效益顯著的實(shí)用型新技術(shù)，可廣泛用于包裝、建筑等行業(yè)，產(chǎn)品可制成板材、型材、片材、管材等，并具有木材的加工優(yōu)點(diǎn)。
      木粉與廢舊塑料復(fù)合材料的開發(fā)與研究不但可以提供充分利用自然資源的機(jī)會(huì)，而且也可以減輕由于廢舊塑料而引起的環(huán)境污染，因此，這種塑木復(fù)合材料是一種節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的綠色環(huán)保材料。其應(yīng)用范圍也很廣，主要應(yīng)用在建材、汽車工業(yè)、貨物的包裝運(yùn)輸、裝飾材料及日常生活用具等方面，有廣闊的發(fā)展前景。木粉作為塑料的一種有機(jī)填料，具有許多其他的無機(jī)填料所無法比擬的優(yōu)良性能：來源廣泛、價(jià)格低廉、密度低、絕緣性好、對(duì)加工設(shè)備磨損小。但它并沒有像無機(jī)填料那樣得到廣泛應(yīng)用，原因主要有與基體樹脂的相容性差、在熔融的熱塑性塑料中分散效果差、流動(dòng)性差、擠出成型加工困難等。
隨著塑木技術(shù)的不斷發(fā)展和環(huán)保需求的日益提高，塑木技術(shù)已由單一組分的廢舊塑料和木粉共混合生產(chǎn)塑木制品，向多組分廢舊塑料和木粉共混合生產(chǎn)塑木制品過渡，這樣多組分的廢舊塑料間的相容性就變得十分重要。
      由于木粉中主要成分是纖維素，纖維素中含大量的羥基，這些羥基形成分子間氫鍵或分子內(nèi)氫鍵，使木粉具有吸水性，吸濕率可達(dá)8％～12％，且極性很強(qiáng)；而熱塑性塑料多數(shù)為非極性的，具有疏水性，所以兩者之間的相容性較差，界面的粘結(jié)力很小。使用適當(dāng)?shù)奶砑觿﹣砀男跃酆衔?mdash;木粉表面，可以提高木粉與樹脂之間的界面親和能力，且改性的木粉填料具有增強(qiáng)的性質(zhì)，能夠很好地傳遞填料與樹脂之間的應(yīng)力，從而達(dá)到增強(qiáng)復(fù)合材料強(qiáng)度的作用。因此，要得到性能優(yōu)良、符合條件的塑木復(fù)合材料，首先要解決的是材料相容性的問題。
相容性問題主要靠加入各種添加劑來解決。
(1)偶聯(lián)劑法
偶聯(lián)劑可以提高無機(jī)填料、無機(jī)纖維與基體樹脂之間的相容性，同時(shí)也可改善木粉與聚合物之間的界面狀況。硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑是應(yīng)用廣泛的兩類偶聯(lián)劑。實(shí)驗(yàn)表明，這兩種偶聯(lián)劑都能改善填料與樹脂的相容性。美國專 518802介紹了相關(guān)處理方法 5480602還介紹了聚亞胺酯類偶聯(lián)劑的應(yīng)用。
(2)相容劑法
加入相容劑是簡單而且很有效的方法。據(jù)報(bào)道，合適的相容劑有馬來酸酐等接枝的植物纖維或馬來酸酐改性的聚烯烴樹脂、丙烯酸酯共聚物、乙烯丙烯酸共聚物。這些相容劑中大部分含有羧基或酐基，能夠與木粉中的羥基發(fā)生酯化反應(yīng)，從而降低木粉的極性和吸濕性，使其與樹脂有很好的相容性。美國專 5120776 5886078 5773138 5516472討論了相關(guān)的相容劑。
      不同的添加劑的用量對(duì)復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、相容性都有不同程度的影響，故篩選合適的添加劑至關(guān)重要。
      偶聯(lián)劑的用量與填料的活化效果并非成正比關(guān)系，而是與偶聯(lián)劑在木粉顆粒表面的狀況有關(guān)。木粉顆粒在基體中并不是理想的單獨(dú)分散狀態(tài)，而以某種聚集狀態(tài)的形式存在。呈聚集態(tài)的木粉對(duì)填充體系流動(dòng)性能的影響是不利的，可加人適量的硬脂酸來降低木粉顆粒的集聚數(shù)量，改善成團(tuán)現(xiàn)象，使其向基體樹脂中充分分散。此外，塑木復(fù)合材料在熔融狀態(tài)時(shí)屬于假塑性流體。，隨著剪切速率的增加，表觀粘度下降。所以為了使填充體系具有良好的加工流動(dòng)性能，應(yīng)當(dāng)盡可能采用較高的剪切應(yīng)力，以降低填充體系的剪切粘度，使之適合于擠出成型加工。
針對(duì)塑木加工工藝而開發(fā)專用相容劑是塑木生產(chǎn)技術(shù)的一個(gè)重要方面。
較為實(shí)用的塑木用相容劑
現(xiàn)介紹四種用于塑木加工的復(fù)配相容劑：
A一氯化聚乙烯體系；
B——丙烯酸酯類體系；

      在實(shí)際生產(chǎn)和試驗(yàn)中使用不同種類相容劑體系，加入份數(shù)不同，對(duì)塑木材料的沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和彎曲模量及熱變形溫度等指標(biāo)都有一定影響。
       氯化聚乙烯體系綜合性能較好，在使用份數(shù)相容劑的條件下，基本達(dá)到生產(chǎn)和試驗(yàn)要求的各項(xiàng)技術(shù)要求。在只添加較少的相容劑條件下就能達(dá)到實(shí)際的使用要求，這是較為理想的結(jié)果，且經(jīng)濟(jì)成本低，更有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
      丙烯酸酯體系改性塑木材料體系的性能也較好，各項(xiàng)指標(biāo)可滿足使用要求，但在相同份數(shù)基礎(chǔ)上，與A相容劑價(jià)格相差較大，這樣經(jīng)濟(jì)效益就無優(yōu)勢(shì)可言，因此，這類相容劑可作為備用替代晶；C和D相容劑的其他技術(shù)指標(biāo)尚可，但熱變形溫度一項(xiàng)較差，
不能達(dá)到塑木產(chǎn)品在某些場(chǎng)合的使用要求，而這又是很重要的一項(xiàng)指標(biāo)，所以這兩種相容劑還不很適用。另外，這兩種相容劑加人后材料的彈性模量和彎曲強(qiáng)度都表現(xiàn)為高加入量才好，這不利于成本核算。
      可見，以上四種相容劑中前兩者較為理想，應(yīng)優(yōu)先考慮在塑木制品中使用。
應(yīng)用情況:
      目前世界上普遍利用消費(fèi)者廢塑料或稱用后廢棄物’(postcon， sumerwastes，PCW)，即混合廢料來生產(chǎn)仿木料?；旌蠌U料由多種材料組成，包含多種塑料、紙、軟金屬(如A1)等。這種廢料通過擠出模壓可直接加工成塑料木頭(plasticlumber)。大多數(shù)塑料木頭在顏色上是不均一的，故常常加工成深顏色如綠、棕、灰色。塑料木頭有許多優(yōu)點(diǎn)：①耐酸堿、耐化學(xué)晶、耐鹽水性好；②對(duì) 低溫有優(yōu)勢(shì)；③耐紫外光；④不腐爛、不開裂或翹曲；⑤耐振動(dòng) 等。塑料木頭可獲得廣泛應(yīng)用，停車點(diǎn)、馬廄、野外餐桌、防腐柱子等都可用塑料木頭制造；用塑料木頭制豬圈和羊房的地板，可保溫、耐動(dòng)物尿、不繁殖細(xì)菌。但塑料木頭比較貴。Klobie系統(tǒng)就是以制塑料木頭為目的而發(fā)展起來的。這里介紹兩個(gè)應(yīng)用實(shí)例。
      例1 先進(jìn)循環(huán)技術(shù)公司(Advanced Recycling Technology， ART)
ART系統(tǒng)(分ET／1型和ET／2型)主要用于生產(chǎn)塑料木頭和類似產(chǎn)品，其原料主要是90％的用后廢棄物和工業(yè)廢料。一般來說廢料要進(jìn)行適當(dāng)?shù)那疤幚?，如泥土、耐磨材料等要除去。造粒?的混合塑料進(jìn)入擠出機(jī)，熔化并在低壓下進(jìn)入一定形狀(如管狀) 的模具。擠出機(jī)是絕熱的，具有短、可變高速、水力驅(qū)動(dòng)的螺桿,螺桿設(shè)計(jì)成低長徑比、高轉(zhuǎn)速。聚合物在高剪切下熔化，停留時(shí)間短，以保證聚合物不至于降解；熔體溫度大約177～190C，PS、 PVC、PA等易熔化，而PET、PC等不易熔化，與固體污物、熱固性材料、金屬一起被低熔點(diǎn)組分所包覆。空心模安裝在升降機(jī)室或旋轉(zhuǎn)臺(tái)中，當(dāng)物料進(jìn)入后就進(jìn)行工作。模具在水浴中旋轉(zhuǎn)冷卻。注意避免帶人濕氣，否則會(huì)給制品帶來氣孔。
      例2 木料公司(Superwood)Superwood公司采用的絕熱過程亦稱為流動(dòng)(Superflow) 過程，用于制造塑料木頭。該過程類似ART技術(shù)，由電驅(qū)動(dòng)螺桿引起物料摩擦，以熔化塑料；塑化的材料通過較大的注口進(jìn)人鋼模，不同橫截面的模具(具有相同長度)安裝在轉(zhuǎn)盤上，并在水浴中旋轉(zhuǎn)冷卻；模制品用空氣脫開。采用的原材料主要是佃PE、11)PE和PP，PET和厶13S等在一定控制條件下也可用于制造木料，PVC僅在有特殊添加劑存在下少量使用。用后廢棄物雖然也可用來加工，但大多使用工業(yè)廢料。

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