發(fā)泡塑木復(fù)合材料

時間：2022-05-06作者：七真（東營）新材料科技有限公司瀏覽：153

發(fā)泡木塑復(fù)合材料是在木塑復(fù)合材料的基礎(chǔ)配方上按一定質(zhì)量比例混合入發(fā)泡劑、成核劑、發(fā)泡助劑等，同樣經(jīng)塑料成型設(shè)備加熱熔融成為一種帶連續(xù)均勻分布發(fā)泡微孔的復(fù)合材料。

發(fā)泡WPC是WPC工業(yè)一個熱點。

~ ~'Dc,vr1F0    WPC制品室外性高，但生產(chǎn)廠仍面臨用戶要求制備外觀和感覺上像木材的挑戰(zhàn)。WPC密度高，運輸、加工不方便，單位體積成本高，而開發(fā)的結(jié)構(gòu)發(fā)泡WPC則是外觀像傳統(tǒng)木材的替代材料，如低密度的發(fā)泡WPC板吸收能量好，履輕，像真正木材，令安裝者施工作業(yè)時愉快。美國馬里蘭州Columbia的銷售木粉和塑料母料的AmerlcanWoodFiber公司稱“發(fā)泡WPC是WPC鋪板替代木鋪板后的另一個浪潮”，或是“新的革命”。發(fā)泡WPC也能象WPC-樣鋸割、螺栓或釘子連接，擠出加工型材表面質(zhì)量**WPC，有清晰的輪廓和拐角，有人認為發(fā)泡會大幅降低成本，終制品型材密度降低20%～25%，因為樹脂占型材材料的40%～50%，而樹脂一般占材料成本80%～90%，因此能降低總成本一半。中國木塑專業(yè)網(wǎng) - 木塑復(fù)合材料專業(yè)**[9D#O3{WF

發(fā)泡WPC技術(shù)中國木塑專業(yè)網(wǎng) - 木塑復(fù)合材料專業(yè)**@C)f x VQHj

發(fā)泡WPC樹脂和木纖維及其制品

*~0Ow`C ^;V_*Z0早的發(fā)泡木填充塑料復(fù)合材料基礎(chǔ)樹脂是PS，20世紀(jì)70年代美國田納西州Shelbyville的Empiro公司（現(xiàn)為Sanford公司的一部分）擠出生產(chǎn)的發(fā)泡PS系WPC鉛筆桿，含大量木粉( 50%)，密度降低接近50%，20世紀(jì)80年代中期美國Marley Moulding公司開始生產(chǎn)3%木粉填充PS的發(fā)泡注塑制品。近年則出現(xiàn)越來越多種類的發(fā)泡WPC，新增基礎(chǔ)樹脂有PE、ABS、ASA、SAN、PVC和PP，產(chǎn)品有單層、共擠出雙層或三層型材，也出現(xiàn)形狀復(fù)雜和大型發(fā)泡WPC制品，可降低密度5%～50%，木填充量3%～60%。中國木塑專業(yè)網(wǎng) - 木塑復(fù)合材料專業(yè)**%gWrBh:`

    --有報道稱發(fā)泡WPC占WPC總量的20%左右，其中大部分是PVC系WPC，無定型塑料如PVC和PS比結(jié)晶型塑料（PP和PE）容易發(fā)泡，因為一般無定型塑料熔體強度高。而結(jié)晶型塑料熔體粘度低，有利于加入相對多含量的木纖維。熔體粘度高的無定型塑料浸漬木纖維效果差。和不利于木纖維均勻分散，但其保持和固定氣泡效果好。另外，發(fā)泡一般會降低型材的硬度和彎曲強度，發(fā)泡WPC彎曲強度僅為同樣非發(fā)泡WPC的1/3～1/2，具體取決于氣泡大小、木填充量及其尺寸和樹脂種類，而發(fā)泡聚烯烴的剛性和彎曲強度下降程度大于發(fā)泡PVC，因為PVC與木纖維相容性相對好，因此聚烯烴WPC不用偶聯(lián)劑或相容劑，即使不發(fā)泡，WPC制品強度也不佳。

-r(hyDNh [!s0   一般木纖維含量少的WPC比含木纖維多的復(fù)合材料容易發(fā)泡，但木纖維種類和尺寸也起影響作用，木纖維長則復(fù)合材料強度大，但也為發(fā)泡氣體逸散提供通道，木材是一種復(fù)雜化學(xué)物，含有4個基本組分：纖維素、松脂、油脂和木質(zhì)素，不同木材種類差別很大。木纖維尺寸影響終制品性能，但已發(fā)現(xiàn)木纖維尺寸分布（均一性）對發(fā)泡WPC強度影響大。

2|hS r2?TP0  許多WPC型材是發(fā)泡WPC芯層和不發(fā)泡WPC表面層的共擠出產(chǎn)品，表面層也許僅為幾個密耳（1密耳=0. 25mm）厚，‘為制品提供顏色、uv穩(wěn)定性和起裝飾作用。共擠出還能補救發(fā)泡WPC強度差的缺點，Mikron公司的PP系WPC鋪板芯層為密度0.3～0.5g/cm3的發(fā)泡WPC，外層為不發(fā)泡WPC，密度大于1.08g/cm3，各占50%，發(fā)泡和不發(fā)泡兩種WPC復(fù)合材料可以承受較大的彎曲強度。另一種提高彎曲強度方法是提高樹脂／木材比，但這導(dǎo)致增加成本，而便宜的方法是用蠟包封木纖雛或硅烷、馬來酸酐、馬來酸酐接枝PP或PE、其他偶聯(lián)劑改進樹脂與木纖維的界面連接強度。中國木塑專業(yè)網(wǎng) - 木塑復(fù)合材料專業(yè)**b-xY0E6U]

    2.2發(fā)泡劑作用和**母料

n4V'}ihG8T0qAF0    發(fā)泡WPC采用化學(xué)發(fā)泡劑(CFA)，放熱型CFA和吸熱型CFA各有優(yōu)缺點，一般認為采用0. 5%～1.0%的吸熱型CFA（液體或粉狀）會得到較好的結(jié)果，因為木材一般在170～190℃開始分解，因此往往加入的是吸熱型CFA和穩(wěn)定劑組合的成套助劑。Clariant公司的GuntherLuebke則認為采用吸熱型CFA和放熱型CFA二者的混合物會得到好的結(jié)果，并認為由于樹脂種類、加工溫度、終制品不同都有影響作用，因此沒有一種**的CFA。Bergen公司的DennisKeane認為WPC宜用吸熱型CFA，因為它能佳化泡孔結(jié)構(gòu)，提高擠出速率，放熱型CFA終制品密度低，可能產(chǎn)生氣泡破裂，似乎也是二者結(jié)合為佳方案。聚合物一定的加工溫度要求采用特定分解溫度的發(fā)泡劑。

m0hE.P8Q8Y jy+C0    CFA除起發(fā)泡作用外，還起潤滑作用、成核作用，其母料還能改進親水木纖維和疏水樹脂的相容性。

j&\,wZ$|M:|\0   試驗已表明，CFA明顯降低樹脂熔體粘度，因為發(fā)泡劑分解后產(chǎn)生的氣體將溶于樹脂熔體，擠出或注塑成型時高壓將氣體保留在樹脂熔體中一直到離開模頭壓力下降后，因此CFA在WPC加工起加工助劑（潤滑劑）作用。中國木塑專業(yè)網(wǎng) - 木塑復(fù)合材料專業(yè)**#{,WJ'WoeYP}

CFA分解時產(chǎn)生微細氣泡和固態(tài)分解產(chǎn)品，固態(tài)產(chǎn)品作用象發(fā)泡過程的成核劑，這種分解產(chǎn)品的“自成核效果”與發(fā)泡劑產(chǎn)生的微晶氣泡的結(jié)果是終產(chǎn)品中的微泡結(jié)構(gòu)大小均勻。

-tv RFjRj1u"^0    Clariant公司稱發(fā)泡劑母料的載體改進木纖維和塑料間的不良相容性，故該公司推薦用其CFA母料產(chǎn)品，另外，母料載體系統(tǒng)有下列功能：(l)改進發(fā)泡劑在塑料熔體中的分散性；(2)穩(wěn)定發(fā)泡過程中氣泡增長過程中的氣泡結(jié)構(gòu)。終結(jié)果為提高發(fā)泡WPC制品性能。

n.w-J*X:pM0    2.3發(fā)泡劑及母料產(chǎn)品

{ KWbaa9Xl0    Clariant公司助劑母料業(yè)務(wù)部向市場提供聚烯烴、PVC、PS系WPC用吸熱型、放熱型和吸熱一放熱組合型CFA系列母料Hydrocerol PLC，該公司強調(diào)用戶的WPC中木粉含量應(yīng)小于50%。

@YqC/I"IO&\(tP0    Bergen公司推出PVC、聚烯烴和PS系WPC用CFA產(chǎn)品Foamasol，適用于邊板、護欄、扶手等裝飾作用制品和健康水療板等應(yīng)用，因為這些應(yīng)用中材料強度下降不會影響其使用性能。該公司總裁DennisKeans建議顧客用WPC中木粉含量控制在20%～30%，目標(biāo)是降低材料密度5%～10%。

8R_s V3T+f1{xy0    美國助劑生產(chǎn)廠Crompton公司的放熱型化學(xué)發(fā)泡劑Celogen系列產(chǎn)品，可用于聚烯烴系WPC和PVC系WPC。中國木塑專業(yè)網(wǎng) - 木塑復(fù)合材料專業(yè)**H/~]2kLq6[
    TechmerPM公司有3個聚烯烴系WPC用新的標(biāo)準(zhǔn)CFA母料，母料中可含有顧客要求的顏料和其他助劑，產(chǎn)品包括不同濃度和分解溫度的吸熱型CFA和吸熱一放熱組合型CFA母料。

U*BiS'c9w5QK0    Accel顏料公司供應(yīng)放熱型和吸熱型兩種CFA產(chǎn)品，一般還含有多種助劑和顏料，包括適用于PE系、PVC系和新開發(fā)的PP系WPC用母料。中國木塑專業(yè)網(wǎng) - 木塑復(fù)合材料專業(yè)**2@"eh)cvq

由于植物和纖維種類繁多和差別大，CFA生產(chǎn)廠Reed公司稱，曾配合75種不同纖維填充塑料發(fā)泡材料新應(yīng)用工作。中國木塑專業(yè)網(wǎng) - 木塑復(fù)合材料專業(yè)**Nb)c}Q G)r&q,b

3  發(fā)泡WPC工業(yè)化進展

;]lw|'^0    2001年美國海軍投資1000萬美元的5年基金計劃，與華盛頓州立大學(xué)合作開發(fā)發(fā)泡WPC，目標(biāo)是替代高壓蒸汽處理木材，做各種流動鋪板，因每年高壓處理木材流動鋪板的維修費高達2億5000萬美元。

uH6Bn'HIx@1?0    目前美國工業(yè)化發(fā)泡WPC產(chǎn)品主要為窗戶擋板用輕質(zhì)PVC型材和PVC或PP鋪板，下面介紹美國一些廠家及其產(chǎn)品。密執(zhí)安州Jackson的CertainTeed公司先推出單層發(fā)泡PVC鋪板，木粉含量35%～40%，降低制品密度20%，后來又推出單層圍欄系統(tǒng)，也為發(fā)泡木填充PVC材料。

!|6@!rW2Z q8K;I"J0    Compos-A-Tron工業(yè)公司利用從Strandex公司轉(zhuǎn)讓的技術(shù)生產(chǎn)雙層WPC護欄，芯層為55%木填充PVC發(fā)泡材料，外層為不發(fā)泡PVC，采用Strandex公司的**配方和Milacron公司的錐型雙螺桿擠出機加工成型。洛衫機的Jet塑料公司采用Extrutech公司轉(zhuǎn)讓技術(shù)生產(chǎn)窗擋板，芯層為發(fā)泡10%～20%木填充ASA，外層為PVC，芯層密度下降40%～55%，降至0.5～0.7g／cm3，而且采用Accel顏料公司的發(fā)泡劑和**添加劑，表面不炫光刺眼，計劃開發(fā)產(chǎn)品為披疊板。Mikron會司生產(chǎn)各種替代木材的共擠出發(fā)泡木填充塑料復(fù)合材料，采用Solvay（索爾維）聚合物公司的PP粉料、顏體和粉狀發(fā)泡劑。鋪板外層為含60%木粉的不發(fā)泡PP，芯層為20%木粉填充PP發(fā)泡材料，密度降低50%，加工設(shè)備是Davis-Standard公司的WPC**擠出機Woodtruder，不需預(yù)干燥木粉，而且該公司是**個采用低溫冷卻擠出后發(fā)泡物料流的廠家。該公司產(chǎn)品還有二層或三層擠出發(fā)泡WPC窗框和門型材，以及耐候屋。加利福尼亞州Diamond Spring的Polywood產(chǎn)品公司的發(fā)泡WPC產(chǎn)品Bender板，特點是能彎曲，可替代紅木和松木板制作風(fēng)景畫般的仿形實體。發(fā)泡結(jié)構(gòu)使WPC型材加工靈活性大，其彎曲前必須經(jīng)預(yù)浸漬(presoaked)。該公司1999年以后就開始生產(chǎn)Bender板，原料是25%填充PP抗沖共聚物，  發(fā)泡后密度降低25%～30%。Polywood公司計劃工業(yè)化產(chǎn)品還有：框架、門栓和機械安裝用發(fā)泡復(fù)合材料墊材。另一個轉(zhuǎn)讓Extrutech公司**技術(shù)的佐治亞州Newnan的Tri-Ex復(fù)合材料公司用三臺錐型雙螺桿擠出機和自己正在申請的技術(shù)生產(chǎn)三層發(fā)泡WPC帶空格的護攔，白色表層是UV穩(wěn)定化的PVC，芯層是發(fā)泡10%木填充PVC復(fù)合材料，中間層是無填充材料的非發(fā)泡PVC，確保護欄穩(wěn)固結(jié)實。Iso-Teck公司的發(fā)泡WPC窗擋板由共擠出發(fā)泡WPC芯層和裝飾表層組成，裝飾表層有35種不同規(guī)格供用戶選擇。

sNQ5`fxa4J0    一般認為發(fā)泡WPC比不發(fā)泡WPC成型溫度低，成型速度快。

4[.\-?s)u0  總之通過改變發(fā)泡WPC基礎(chǔ)樹脂、木纖維加入量、發(fā)泡劑和發(fā)泡工藝條件、共擠出二層或三層結(jié)構(gòu)、組合發(fā)泡材料和不發(fā)泡材料可以得到性能各異、密度不等、符合要求外觀和強度的各種制品和部件，而且隨著發(fā)泡工藝和設(shè)備等技術(shù)進步以及用戶要求會不斷開發(fā)和推出改進性能后的全新產(chǎn)品，進入多應(yīng)用領(lǐng)域。

文章來源：七真新材料


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