木塑相關(guān)資料整理

1、一. 基本介紹：什么是WPC 木塑復(fù)合材料(WPC)是用木纖維或植物纖維填充、增強(qiáng)的改性熱塑性材料，它集木材和塑料的優(yōu)點(diǎn)于一身，不僅有像天然木材那樣的外觀，而且克服了其不足，具有防腐、防潮、防蟲蛀、尺寸穩(wěn)定性高、不開裂、不翹曲等優(yōu)點(diǎn)，比純塑料硬度高，又有類似木材的加工性，可進(jìn)行切割、粘接，用釘子或螺栓固定連接，可涂漆。WPC術(shù)語中英對(duì)照 稻殼粉：wooden flour 木塑復(fù)合材料 ：wood-plastic composites 界面：interface 相容性：compatibility 粘度：viscosity 擠出：extrude 助劑：additives 二. 目前局限性：

2、0;WPC用途廣泛，價(jià)格便宜，但是要生產(chǎn)出各方面性能優(yōu)異的產(chǎn)品卻不太容易。主要原因是：（1）因含有大量的親水性基團(tuán) 羥基，植物纖維具有很強(qiáng)的極性，而常見樹脂基體通常為非極性、不親水的，故植物纖維和樹脂基體間的相容性很差，界面粘結(jié)強(qiáng)度低，影響了WPC的機(jī)械性能；（2）由于羥基間可形成氫鍵，植物纖維之間有很強(qiáng)的相互作用，使得其在樹脂基體中的分散極差，要達(dá)到均勻分散較為困難；（3）成型加工時(shí)植物填料易降解變色，不適合的配混和加工工藝會(huì)導(dǎo)致WPC的性能下降。所以生產(chǎn)WPC制品的關(guān)鍵技術(shù)是在保證植物纖維高填充量的前提下，如何確保WPC的高加工流動(dòng)性，樹脂與木粉之間的良好相容性，以達(dá)到最佳力學(xué)性能，最終用

3、較低的生產(chǎn)成本生產(chǎn)出具有較高使用性能的WPC制品。        因此聚合物基WPC的生產(chǎn)需解決以下三個(gè)方面的問題：（1）原料的處理 以提高高分子材料與植物纖維之間的界面相容性為主要目的；（2）配方設(shè)計(jì) 以改善木塑成型物料的加工流動(dòng)性為目的；（3）制品的成型設(shè)備及成型工藝 如何通過成型機(jī)械、成型模具的設(shè)計(jì)和設(shè)定合適的工藝條件（成型溫度和壓力），以保持穩(wěn)定加料、進(jìn)行有效脫揮、提高木粉在體系中共混分散、保證產(chǎn)品的性能為主要目的。       

4、0;因此，木塑材料的加工難度大。目前國內(nèi)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用還有許多工作要做。另外，一些企業(yè)的加工設(shè)備、工藝技術(shù)等均達(dá)不到要求，產(chǎn)品檔次上不去。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，木塑材料生產(chǎn)工藝的改進(jìn)、專用設(shè)備的開發(fā)及添加劑的選擇，也需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究。        而標(biāo)準(zhǔn)問題也一直是木塑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展之惑。不僅缺乏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，國家標(biāo)準(zhǔn)更是無處找尋。如何界定木塑材料一直是行業(yè)的一大難題。另外，企業(yè)也希望國家能進(jìn)一步加大扶持力度。在日本，每收集、使用1噸廢舊塑料，國家補(bǔ)助5 萬日元。目前，國務(wù)院已發(fā)布發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的意見以及關(guān)于節(jié)約木材的規(guī)定

5、，但具體的支持政策還需盡快制訂。        市場認(rèn)知度不夠。歐美等發(fā)達(dá)國家的木塑行業(yè)經(jīng)歷了20年，但國內(nèi)的木塑行業(yè)從開發(fā)到制造出產(chǎn)品還不到10年，因此市場認(rèn)知度低對(duì)于木塑行業(yè)來說是最大的困難?，F(xiàn)在，木塑材料在我國的應(yīng)用仍處于較為初級(jí)的階段。這主要表現(xiàn)在：第一，企業(yè)數(shù)量太少，不能形成一定規(guī)模的產(chǎn)業(yè)集群和群體拉動(dòng)效應(yīng)。第二，全國總體生產(chǎn)能力不夠，生產(chǎn)線配置不理想，成套產(chǎn)品尤其短缺。第三，多數(shù)木塑產(chǎn)品品質(zhì)不高，且種類單一，不少產(chǎn)品尚屬于粗笨、簡單的低端材料，缺乏市場競爭力。第四，諸多相關(guān)研發(fā)機(jī)構(gòu)、輔助廠商缺乏與企業(yè)的

6、協(xié)調(diào)，不能相互提供支持。三. 國外木塑制品技術(shù)發(fā)展情況在加拿大加拿大多倫多的Onyx公司在多倫多建成一座門窗型材生產(chǎn)廠，占地3700平方米，預(yù)計(jì)年銷售額將達(dá)2000萬美元（1.533億元人民幣）。生產(chǎn)50多種PVC和木塑復(fù)合型材。該公司正將在華的擠出工廠從上海遷至遼寧省大連市。該廠配備了63條復(fù)合材料擠出生產(chǎn)線。成為目前中國最大的木塑復(fù)合產(chǎn)品生產(chǎn)商。他說，該廠耗資1億元人民幣，預(yù)計(jì)年產(chǎn)能將達(dá)到12萬噸。                &

7、#160;                                                 &

8、#160;                                                  

9、                         3在北美木塑復(fù)合材料方面的研究已進(jìn)行了20年左右，北美也是目前世界上木塑復(fù)合材料發(fā)展最快的用量最大的地區(qū),主要用于風(fēng)格粗獷的戶外建筑，雖然由于使用習(xí)慣它的木塑制品及其制造技術(shù)尚不精致。在美國從1990年至2000年市場的木塑材料增長率都保持在15-20%以上，尤其最近5年的增長特別快?，F(xiàn)在美國大約有50家左右

10、的木塑企業(yè)，其特點(diǎn)是規(guī)模較大，產(chǎn)量一般都在萬噸以上，其中幾家最大的木塑復(fù)合材料公司，如TREX公司等都在紐約證券交易所上市，TREX的產(chǎn)量30萬噸，年?duì)I業(yè)額以超過5億美國。美國從事之方面研究的機(jī)構(gòu)也超過50家，形成了一個(gè)從產(chǎn)品研發(fā)、原料收集、設(shè)備制造、模具開發(fā)、制成品生產(chǎn)到市場營銷的完整產(chǎn)業(yè)。具有關(guān)資料2005年統(tǒng)計(jì)的數(shù)字美國木塑制品的應(yīng)用量達(dá)到25億美元。在歐洲目前的木塑企業(yè)不是很多，除個(gè)別企業(yè)外，木塑產(chǎn)量和技術(shù)水平總體上大概與國內(nèi)企業(yè)處于同一位置。歐洲木塑行業(yè)的總體發(fā)展及規(guī)模均不如北美，但在窗套、門板、板條、家具等制品生產(chǎn)中，木塑復(fù)合材料的應(yīng)用量一直在增長，發(fā)展趨勢(shì)有加快傾向。但歐洲國家普

11、遍具有強(qiáng)大的裝備制造能力，發(fā)展?jié)摿Σ豢尚∫?。?jù)有報(bào)告稱，2005年德國木塑材料產(chǎn)量預(yù)計(jì)將從2004年的5000萬噸提升至1萬噸。德國NovaInstitut公司稱，整個(gè)歐洲木塑復(fù)合材料市場規(guī)模已從2002年到2003年翻了一番，達(dá)到3萬噸。據(jù)公司預(yù)計(jì)，未來幾年德國木塑復(fù)合材料產(chǎn)量將達(dá)到10萬噸/年。一般來說，歐洲人對(duì)木塑材料的要求比較細(xì)膩一些，品種花色的需求也高于北美，室內(nèi)裝修裝飾和戶外建筑齊頭并進(jìn)，但應(yīng)用技術(shù)和商品市場還不十分成熟，應(yīng)該說還有高速增長的發(fā)展空間。在日本由于地理原因和環(huán)保意識(shí)，木塑材料的應(yīng)用比較普遍，產(chǎn)品質(zhì)量亦較優(yōu)良。特別是以EIN  WOOD株式會(huì)社為代表的木塑復(fù)合

12、材料研究機(jī)構(gòu)，經(jīng)過十多年的努力開發(fā)出具有高品質(zhì)的木塑復(fù)合材料。其產(chǎn)品具有自然的木材色澤和質(zhì)感，已經(jīng)在房屋建設(shè)和裝飾方面得到廣泛使用。該公司生產(chǎn)的木塑制品是目前國際上最高品質(zhì)的產(chǎn)品之一，代表了木塑復(fù)合材料替代天然木材的發(fā)展方向和質(zhì)量水平。四. 國外標(biāo)準(zhǔn)美國目前采用的木塑檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)：ASTM（美國材料協(xié)會(huì)）D70312004木塑復(fù)合材料制品物理力學(xué)性能的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)指南；ASTM /D70322006木塑復(fù)合材料裝飾板及護(hù)欄系統(tǒng)性能等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。全球目前最大的木塑材料/制品生產(chǎn)商是：【美】TREX公司，該公司已在紐約證券交易所上市。據(jù)悉該公司2006年木塑總產(chǎn)量達(dá)到30萬噸，年?duì)I業(yè)額超過5億美元。日本E

13、IN WOOD株式會(huì)社生產(chǎn)的木塑制品是目前國際上最高品質(zhì)的產(chǎn)品之一，代表了木塑復(fù)合材料替代天然木材的發(fā)展方向和質(zhì)量水平。中國國產(chǎn)木塑制品在單項(xiàng)比較上亦已能夠與歐美等發(fā)達(dá)國家鼎足而立。五. 原料配方：1、主要生產(chǎn)原料木塑復(fù)合材料的主要成分；樹脂40-80%、木質(zhì)粉體20-60%、添加劑10%。1.1塑料原料PVC制備高性價(jià)比的木塑復(fù)合材料，須選擇好基材樹脂。通常選用能在200以下熔融加工的熱塑性塑料為基體，以盡量避免在成型加工過程中植物纖維的熱降解，日前基材主要為PE，PVC，PP，PS等。采用新的原料其成本過高，一般采用廢棄塑料，做為木塑基材。1.2 木質(zhì)粉體材料的種類及性能木塑材料除樹脂外的

14、另一主要基材是木質(zhì)粉體材料。之所以不叫做木纖維而是叫做木質(zhì)粉體是因?yàn)樽罱K存在于木塑材料的“木”，仍然是呈顆粒狀，即使是將稻草，麥草，棉花秸桿等經(jīng)揉搓工藝制成纖維特，仍為顆粒物。因此木質(zhì)粉體材料的本質(zhì)特性和它們被加工的形態(tài)對(duì)木塑復(fù)合材料性能和影響極大。  表1.     不同的粉體材料制成的木塑材料性能 樣號(hào) 木質(zhì)纖維類型比重拉伸性能彎曲性能簡支梁缺 口沖擊強(qiáng)度熱變形溫度拉伸強(qiáng)度 斷裂伸長率彎曲強(qiáng)度彎曲模量18-18g/cm3MPa%MPaMPaKJ/m2WPVC-330木粉1.04527.801

15、.7452.073744.883.2643.36277.10WPVC-331稻糠1.41020.291.5445.503148.533.5093.55376.35WPVC-332竹粉1.39519.171.9246.954293.393.5293.68376.50WPVC-333稻草纖維1.45116.192.2744.233645.973.5773.52374.30WPVC-334麥秸纖維1.40422.232.3352.724044.843.6834.19074.85 注:1)試驗(yàn)配方及加工工藝均相同;   2)試樣制備工藝條件同PE;  

16、 3) PVC SG-5;   4)木質(zhì)纖維填充量均為50%wt。1.2.1  從表1.可知，同樣粒度的幾種木質(zhì)粉體材料制成的木塑材料性能差別不大。1.2.2  木質(zhì)粉體材料的干燥特性通過對(duì)稻糠,松木粉,竹粉。稻草纖維等各種木質(zhì)粉體的試驗(yàn)證明，竹粉在長時(shí)間（480分鐘）的加熱過程中，降解現(xiàn)象最輕，熱穩(wěn)定性最好。同時(shí)還表現(xiàn)在180下經(jīng)過1-2小時(shí)的干燥處理，這五種木質(zhì)粉體材料都可以滿足木塑復(fù)合材料加工的要求。1.2.3  木質(zhì)粉體粒度的影響研究證明，粉體材料粒度越細(xì)，只要在基體塑料中分散良好，在同樣試驗(yàn)條件下就應(yīng)當(dāng)具備更佳的性能。1.2.4

17、60; 木質(zhì)粉體的含量影響  多數(shù)研究工作表明，隨著木質(zhì)粉體含量增加，木塑復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度和模量都有所提高，而拉伸強(qiáng)度有所下降，沖擊強(qiáng)度則顯著下降，木塑復(fù)合材料顯現(xiàn)明顯脆性。1.3助劑的影響  1.3.1 木質(zhì)粉體表面改性的必要性與重要性    木質(zhì)粉體顆粒表面存在大量羥基，還形成分子內(nèi)或分子之間的氫鍵，表現(xiàn)出極強(qiáng)的極性和親水性，與多數(shù)高分子樹脂相容性極差，從而大大影響相界面的親合性，進(jìn)行表面改性的必要性是不言而喻的。1.4.2  相容劑的作用在使用相容劑時(shí)要特別注意木塑復(fù)合材料的組分種類，選對(duì)接枝聚合物，別一方面就是要適量，因?yàn)樽?/p>

18、為第三組分，其用量不同于粉體表面處理劑，至少要達(dá)5%以,對(duì)于復(fù)合材料的成本影響很大。1.4.3  其它助劑塑料加工使用的助劑種類繁多，一類為改善性能的功能助劑，如阻燃劑、光穩(wěn)定劑、著色劑、沖擊改性劑等，別一類為改善成型加工流動(dòng)性的助劑，如潤滑劑等。木塑復(fù)合材料具有塑料的屬性，很多助劑都適用，但也有特殊性的一面。 表2. 發(fā)泡劑對(duì)PVC木塑產(chǎn)品質(zhì)量和加工性能的影響發(fā)泡劑造粒工藝擠出成型工藝產(chǎn)品質(zhì)量擠出線速度（m/min）(以90mm板為例)AC螺桿轉(zhuǎn)速不能快；物料溫度較高；主機(jī)電流不穩(wěn)；粒斷不均勻。螺桿轉(zhuǎn)速不能快；物料溫度辦高；清機(jī)次數(shù)頻繁。表面欠光滑；泡孔不規(guī)則；硬度低；成

19、本率低。2.0吸、放熱并用螺桿轉(zhuǎn)速可以加快；物料溫度較低；主機(jī)電流適中；粒料均勻螺桿轉(zhuǎn)速可以加快；物料溫度較低；主機(jī)電流適中； 表面光滑；泡孔均勻細(xì)密；密度容易控制；表面硬度可控；成品率高2.8 表3. 潤滑對(duì)PVC木塑發(fā)泡產(chǎn)品質(zhì)量和加工性能的影響助劑名稱 助劑用量（phr） 造粒螺桿轉(zhuǎn)速為12r.p.m時(shí)擠出成型產(chǎn)品外觀擠出線速度（以90mm板為例(m/min)主機(jī)電流效果螺桿轉(zhuǎn)速（r.p.m）物料溫度OPE220A粒料不均塑化不好50高表面麻、成型不規(guī)則，泡孔不均勻，密度大1.51.8沙索蠟228A粒料光高塑化較好70略低表面較光,成型規(guī)則,密度小,

20、但有廢泡現(xiàn)象22.3EBS+PE蠟227A粒料光高塑化一般70略低表面較光,但成型不規(guī)則,泡孔不均勻1.92.2自制高效流變潤滑劑226A粒料光亮塑料化好80低表面光澤柔和亮麗,密度小,成型規(guī)則,泡孔細(xì)密均勻,手感好2.52.8                               

21、                                                   

22、;                          2.PVC木塑復(fù)合材料主要技術(shù)性能2.1 PVC木塑以其他材料性能比較 表1.  木塑材料以其他材料性能比較比較項(xiàng)目單位木塑材料天然木材中密度板密度g/cm31.00-1.200.35-0.700.53-0.70吸水率48h增重%0.8055.3022.30耐腐性失

23、重量%0.7032-耐磨性g/100r0.10-抗拉強(qiáng)度MPa27.00-33.00順54.6弦0.9徑2.511.2-17.7抗彎強(qiáng)度MPa40.00-57.8063.7029.40-39.20抗彎彈性模量GPa3.00-4.1012.002.10板面握釘力N47806800-甲醛釋放量Mg/L0.10.3E11.5 2.2  幾種PVC/木粉復(fù)合材料性能對(duì)比 表2.  幾種PVC/木粉復(fù)合材料性能對(duì)比項(xiàng)目單位性能國內(nèi)某公司產(chǎn)品國外樣品1國外樣品2密度g/cm30.700.40.850.70拉伸強(qiáng)度MPa17.012.016.5沖擊強(qiáng)度KJ/12102

24、.05(ASTMD256)彎曲強(qiáng)度MPa33.61227.7(ASTMD1037)尺寸穩(wěn)定性%長:-1.0,寬:+0.42±2硬度 邵氏D:43洛氏(HRR):6050燃燒性能 氧指數(shù):32氧指數(shù):25垂直燃燒V-O級(jí) 2.3  不同樹脂為基材的木塑復(fù)合材料的性能 表3.  不同樹脂為基材的木塑復(fù)合材料的性能比較樹脂木粉含量50%的WPC的性能密度(g/cm3)拉伸強(qiáng)度(MPa)斷裂伸長率(%)彎曲強(qiáng)度(MPa)彎曲模量(MPa)缺口沖擊強(qiáng)度（KJ/）熱變形溫度（）HDPE 6100M1.15923.851.5136.172

25、53218:5.2-20:4.799.3PP K83031.11016.011.9032.23245218:3.1-18:3.1134.6PVC SG-51.40527.801.7452.07374518:3.3-18:3.477.1                               &#

26、160;                                                  &

27、#160;                             2.4   兩種微發(fā)泡PVC塑料材料的性能 表4. 兩種微發(fā)泡PVC塑料材料的性能對(duì)比項(xiàng)目單位檢測(cè)結(jié)果QB/T2463.1-1999要求微發(fā)泡PVC/木粉復(fù)合材料微發(fā)泡純PVC材料A型B型C型表面密度g/cm30

28、.700.710.900.750.60拉伸強(qiáng)度MPa17.017.1117斷裂伸長率%9.236157簡支梁沖擊強(qiáng)度(無缺口)KJ/1220106彎曲強(qiáng)度MPa33.634.81715加熱尺寸變化率(長/寬)%-1.06/+0.42-0.44/+0.26±2.0±2.0吸水率%0.960.591.01.0邵氏硬度D 43444545 3. PVC木塑發(fā)泡原材料采購計(jì)劃單 3.1 聚氯乙烯(PVC)    SG-7型或8型        

29、           25噸3.2 碳酸鈣 (CaCo3)   輕質(zhì)活化處理                     800目以上            

30、60;          5噸3.3 木粉             大于100目                       5噸3.4 發(fā)泡劑(AC) 

31、60;                                     5包3.5 小蘇打           食品級(jí)  

32、                        2包3.6 發(fā)泡調(diào)節(jié)劑       530                  &#

33、160;          40包3.7 環(huán)氧大豆油       一級(jí)或二級(jí)                      1桶(200公斤)3.8 穩(wěn)定劑       &#

34、160;   高效復(fù)合                        10包3.9 氯化聚乙烯       CPE-135A              

35、;          10包3.10加工助劑        ACR401                           20包3.11硬脂酸鋇、硬脂酸鈣                               各5包3.12聚乙烯蠟(PE-Wax)            &#