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木塑復合材料的缺點、應用領域缺陷

    

木塑是以木材為原料,經過適當的處理使其與各種塑料,通過不同的復合方法生成的復合材料,又稱WPC。木塑復合材料的基礎為高密度聚乙烯和木質纖維,決定了其自身具有塑料的某些特性,現如今被稱為竹木纖維。

木塑復合材料的缺點、應用領域缺陷

方法/步驟

  1. 1

    耐老化性能不夠:

          目前市場研制的PVC木塑復合材料產品主要都是室內使用的多,戶外使用的較少。由于PVC在強光熱條件下易分解,所以PVC木塑的耐臭氧性、耐水性、耐候性不高。室外建材一般用PE木塑、PP木塑,PE木塑在抗氧化和抗光分解能力差,就是加有抗氧氣劑效果也不太理想,所以導致產品的強度和色牢度也很不好,產品室外運用壽命有限; 耐熱性不好,受熱易變型屈曲。 

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    韌性不好:

        木塑的韌性低于塑料母體或樹脂,所以在加工的時候,加工設備或模具需要作相應調整和改造以滿足加工要求。 

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    導熱性差:

          木塑復合材料的導熱性差,且其制品多為異型材,冷卻定型比較困難,加工中多采用水冷定型。 

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    易燃:

          木塑復合材料屬于易燃材料,限制了產品的應用范圍。加入不同阻燃體系的阻燃劑可以對PVC木塑復合材料進行阻燃。可選擇的阻燃劑有膨脹型阻燃劑、無機阻燃劑以及溴/銻阻燃體系等。 

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    在承受沖擊或加載結構的工業場合中應用有局限:

          親水性的木粉(如木纖維)和疏水性的塑料之間的粘結力很小,導致制品的力學強度較低,木塑復合材料的拉伸強度和彎曲強度比未填充塑料時要小,脆性比未填充塑料時較大,沖擊強度也相應降低,而且其密度一般比純塑料和木材要高。 

          為擴大木塑產品相應的應用范圍,針對以上缺陷,可在配方中加入偶聯劑對木粉進行表面改性,提高木塑產品的強度,使它的拉伸彈性模量和彎曲彈性模量得到提高,但其耐沖擊性和延展性、脆性和密度沒有得到大的改善。

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    加工缺陷: 

    (1)界面黏結性不好:

        木粉具有強極性和吸水性, 熱塑性塑料多數是非極性和具有疏水性,兩者之間的相容性極差,界面的粘結力很小。當木粉的填充量很大時,會使得物料的流動性和加工性變差,混煉和擠出成型難度加大,影響了木塑的復合性能。因此要對木粉進行改性,消除或降低其表面極性化程度,提高木塑復合材料的復合性能。

    (2)加工時螺桿轉速問題:

        螺桿轉速較低時,制品表面光滑,產量低;轉速過高,會造成制品表面粗糙甚至破裂,影響產品質量與性能。 

    (3)加工過程中的排氣:

        木粉中所帶有的小分子揮發物質和水分極易為制品帶來缺陷,會劣化產品的性能和有助于孳生微生物影響制品壽命,所以在擠出加工過程中應排氣,而且排氣效果越好,擠出制品質量也越好。 

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    (4)加工溫度:

        PVC樹脂本身熔融溫度與分解溫度較為接近,添加填料后將加劇摩擦產生大量的熱,加工溫度較難控制。而木粉在高于170℃時易發生焦化,PVC在高于180℃時會分解,所以若是溫度控制不當或過高時會影響制品的質量。 

    (5)加料過程:

        木粉結構蓬松,所以在擠出機螺桿喂料時較難,特別是木粉中含有較多的水分時常會出現“架橋”和“抱桿”現象。而加料的不穩定,會導致擠出波動現象,造成擠出質量和產量降低。加料中斷,物料在機筒內停留時間延長,導致物料燒焦變色,影響制品的內在質量和外觀。所以在加工加料過程中,可以采用強制加料裝置以及合理輸送方式,以保證擠出的穩定,以致保證加工產品的所需性能。 

    (6)木質原料含量過多時,容易吸水:

        木粉的加入量對材料的拉伸強度和彎曲模量影響較大, 對沖擊強度也有一定的影響, 而對密度的影響不大;隨著木粉用量的增加, 材料的彎曲模量增加, 彎曲強度、沖擊強度略有減小, 拉伸強度降低較明顯。由于木粉的剛性較PVC 的剛性大,所以隨著木粉用量的增加, 復合材料的彎曲模量增大。但另一方面, 木粉和PVC 存在相容性差的問題, 兩者的界面結合力較弱,所以隨著木粉用量的增加, 顆粒引起的應力集中及產生缺陷的幾率加大, 材料受到沖擊后不能很好地分散外應力。此外, 若木質原料含量過多時,也容易吸水。

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    市場的限制: 

    (1)成本。

        木粉用量的多少會直接影響木塑的成本。要想降低成本,就要在滿足加工性和性能條件下,盡可能地提高木粉的填充量。但是木粉分散性的問題限制了木粉的用量,目前國內木粉的填充量在50%左右,國外(如日本)可達80%左右。此外,木粉來源的不同,如松木、杉木、楊木等,所生產出的木塑材料性能會有很大區別,價格也有很大差異。 

        現今市場上,木塑復合材料普遍都是比純木材料要貴。但是隨著工藝方法的改進,其相對的高成本也正逐漸降低。為了降低成本,可以在復合材料中使用回收塑料來降低成本。 

    (2)生產規模小, 制品性能不高,缺乏高檔產品。 

    當前我國木塑復合工藝技術水平相對國外而言還是處于較低水平,所以較難生產出具有較高使用性能的木塑制品。目前而言,國內雖然有不少企業可以生產出不同品種的木塑復合材料,但生產規模還是都比較小,也因為受研發能力的限制,較缺乏高檔產品。

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    應用領域的缺陷

    1.室內外建筑材料和園林產品: 

    a.室內外裝潢:

    家具桌椅、整體櫥柜、衣柜、書柜、空調架、木塑室內門、地板、外墻掛板、陽臺護欄、窗框、欄桿、戶外地板、平臺、步道、戶外桌椅等; 

    b.建筑材料:

    建筑上可用作活動房屋、建筑模板、混凝土模板、墻壁、地板、樓梯扶手等各種異型材; 

    c.園林/園藝領域:

    風景園林材料、柵欄、木塑護欄、塑鋼涼亭、園林護欄、樹池、休閑長椅、花架、百葉窗等; 

    2.包裝領域:包裝上可作包裝托盤、飲料箱等各種運輸周轉箱; 

    3.工業上:可作化工及公共場所的耐磨工棚,鑄造模型、機器罩、水泵殼、電器用材等; 

    4.車輛船舶上:可作汽車配件、汽車內飾件、船舶內裝飾,舢板等; 

    5.其他領域:玩具方面可應用在拼圖、積木、模型玩具等;體育用品包括有球拍、球架、地板等;農具用品等;



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