木塑复合材料挤出成型研究进展.pdf

第40卷第6期
应用化工
lol 40 No6
2011年6月
Applied Chemical Industry
Jun.2011
木塑复合材料挤出成型研究进展
陈兴华
(湖南科技职业学院轻化工程学院湖南长沙410118)
摘要:挤出成型是木塑复合材料(WPC)最主要的加工方法之ー。近年来,人们对WPC挤出成型的工艺方法、工
艺优化、成型设备和加工改性进行了卓有成效的研究,开发出了一些WPC挤出成型专用设备和加工助剂。但WPC
挤出成型过程中的热稳定改性研究还有待加强。
关键词:木塑复合材料;挤出成型;工艺;设备;加工改性
中昭分类号:TQ323.6
文献标识码:A
文章编号:1671-3206(2011)06-1092-03
Research progress of WPC extrusion molding
CHEN Xing-hua
College of Light Chemistry Engineering, Hunan Vocational College of Science &Technology, Chansha 410118, China)
Abstract: Extrusion molding is one of the most primary molding means of WPC. In recent years, technic
methods, technical optimization, molding equipment and process modification of WPC extrusion molding
were researched, and some special equipments and processing aid for WPC extrusion molding have been
developed, but research on thermos abiliza on modification of WP in proes of extrusion molding should
be enriched
Key words: WPC; extrusion molding; technics; equipment; process modification
木塑复合材料(WPC)一般是指木质填料/热塑WPC在挤出过程中内部出现泡孔、表面出现水迹、
性塑料复合材料。WPC比相应的塑料具有更好的生成不稳定的分解产物,使材料表面性能和力学性
拉伸强度、模量、硬度、弯曲性能和耐蠕变性能,更自能劣化。因此,WPC在挤出成型前,木粉必须进行
然的外观,比木材具有更好的尺寸稳定性、耐水性、干燥处理。木粉一般在100℃左右鼓风干燥数小时
可维护性和加工性能,有一定的生物降解性和可回即可达到成型要求12。动态干燥由于能动态更新
收性,环保性较好;可大量利用废旧塑料和木粉、秸干燥表面、加快热交换,比静态于燥效果更好。徐绍
杆、稻糠等农、林业的废弃物,成本低廉。因此,推广宏等在制备聚氯乙烯(PVC)基WPC时发现,与
使用WPC,对于节约资源、减少白色污染、促进“低静态干燥相比,木粉经动态千燥后,WPC的拉伸强
碳”经济发展具有重要的现实意义。
度、弯曲强度、冲击强度和表面质量均变好。
WPC可利用挤出、热压、挤压和注塑等方法成1.2挤出温度
型加工。挤出成型由于能使物料均匀混合、复合效
机筒温度和机头温度对WPC的挤出成型影响
果好,生产效率高、劳动强度低,且制品应用范围广很大,机筒温度主要影响物料的塑化,机头温度则对
泛,已成为WVPC最主要的成型加工方法。挤出成型定型有重要影响。较高的机筒温度有利于增加物料
生产的WPC板材、棒材、异型材等可通过二次加工的流动性,但温度过高可能造成物料粘度过低而不
制造地板、铺板、栅栏、家俱、门窗、装饰材料、包装箱能产生足够的机头压力,使挤出的型材不密实,并会
等产品,应用范国十分广泛。
导致木纤维分解烧焦,从而影响制品的内在和外观
1挤出成型工艺
质量。温度过低则会使物料塑化不良,复合效果差,
1.1木粉干燥
也会影响制品的机械性能。原则上在满足物料充分
木粉是易吸湿、受潮的材料,水分的存在会导致塑化的前提下应尽量降低机筒温度45。机头温度
收稿日期:2011-04-22修改稿日期:2011-04-29
基金项目:湖南省科技计刘基金项目(2010GK3143
作者简介:陈兴华(1972-),女,湖南邵阳人,湖南科技职业学院讲师,从事聚合物基复合材料研究。电话:0731
82861022,E-mail:CXH36@126.cm
第6期
陈兴华:木塑复合材料挤出成型研究进展
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与机头压力、制品质量有直接关系。当机头温度过可钝化裂纹尖端并有效阻止裂纹的扩张,其韧性会
低而螺杅转速较高时会出现排气口冒料现象,螺杅得到改善,且其密度也可降低。用于WPC的发泡剂
所承受的扭矩急剧增加,主机电流上升,机头基本不可以是物理发泡剂,也可以是化学发泡剂,目前用得
出料;当机头温度过高时,机头胚力降低,挤出制品较多的是偶氮二甲酰胺(AC)和 NAHCOっ等化学发
有很明显的撕边现象,尺寸稳定性变差,甚至会造成泡剂。一般认为,吸热型发泡剂可冷却基体和稳定
物料无法定型。因此,机头温度应根据物料的具体气泡结构,而放热型发泡剂可能导致不可控制的温
情况确定一个合理的范围。另外,为保证挤出顺利度升高并降低熔体粘度,造成气泡合并或产生大气
进行,机头的温度应分段控制,即温度逐渐降低6?。泡。因此,采用吸热型发泡剂通常得到良好的气泡
由于木粉在200℃左右即分解变色,因此,WPC的结构,而采用放热型发泡剂通常得到较差的气泡结
挤出温度不宜>200℃。
构和大尺寸的气泡叫。但 Mengeloglu等2在研究
1.3螺杆转速
PVC基WPC的挤出发泡时发现,与吸热型发泡剂
提高螺杅转速可以有效地增加挤出产量、降低 NAHCO相比,使用放热型的AC发泡剂能得到尺寸
成本和提高生产效率,但转速的提高受主机功率、塑更小的泡孔。挤出温度、螺杆转速和机头压力对
化质量、挤出温度和冷却能力等诸多因素的制约。WPC的化学发泡有重大影响。挤出温度与发泡剂
螺杆转速很小时,物料以层流向前推进,挤出物出口的分解温度要匹配,过高会使发泡剂提前分解,过低
模后制品表面光滑,但产量很低。螺转速提高后,则会造成发泡不足。螺杆转速和机头压力均存在
产量可以提高,但螺杆转速过高,易带来受热历程缩个最佳值。螺杆转速过高会抑制泡孔生长,导致泡
短,导致物料塑化不良;复合效果变差;木纤维被过孔合并或破裂、造成发泡剂分解不充分;螺杆转速过
多地切断;物料来不及冷却即被顶出,导致制品因冷低会造成熔体压力不足,导致提前发泡。机头压力
却不均而表面出现波纹等弊端。
不足会造成制品表面粗糙、强度低,而较高的挤出压
1.4机头压力
力不仅能控制机头内的含气熔体不提前发泡,而且
在适当的范围内,机头压力越高,挤出制品越密使口模内外有一个较大的压差,有利于气泡成核和
实,出质量趣好。机头压力过低时制品表面出现增大发泡倍率。机头压力可通过调节螺杆转速、机
条纹,并产生分段现象,得不到连续的外观质量好的头温度和口模结构来控制。WPC也可通过木粉
制品。但机头压力并不是越大越好。对于排气挤出所含水份来发泡。 Maturana等的研究发现,