木塑复合材料成型工艺研究

2019-10-21张少聪

科学与财富 2019年23期

张少聪

摘要：着社会前行脚步的不断加快，越来越多的新型材料被应用在实际之中，复合材料领域更是有着突飞猛进的发展，其主要将各种植物纤维作为原料的基本组成部分，通过先进的技术手段融合一些热塑性原料等，制作出性能更加强劲的复合材料。本文就基于这样的背景，深入研究木塑复合材料的加工方式，对其进行有效的类别划分，同时根据具体的应用探索未来的发展方向。

关键词：木塑复合材料；木纤维；环保；成型技术；性能

作为新型材料的一种，木塑复合材料一经问世就受到了广泛的关注，迅速被应用在实际之中。由于该材料是将植物纤维同一些热塑性物质相融合而构成的，因此可以有效的将各个组成部分的优势展现出来，并且又可以改进原本材料的不足之处，比如说植物纤维中存在不稳定的特点会导致最终性能受到局限，而复合材料可以有效的克服这一问题。在原材料的选取上，可以将原本废弃的材料重新利用，更好的达到节能环保的目标。通过分析木塑复合材料的过程中，不难发现其具有的性能不单单同基础组成有关，还与加工方式有着密切联系。究其原因主要是木纤维本身密度较低，虽然加工过程存在一定的性能改变，但是仍然难以全部融合。

1废旧塑料再利用意义

虽然当前社会的发展快速，但是废弃物质的重新使用仍然难以有效进行，因此就要求我们将目光聚焦在重新利用废弃塑料之上。同时该利用方式不能以破坏环境作为基础，从技术水平来说，必须要具备相应的发展空间，不能形成短期效应，应有效的解决废旧塑料的问题。从具体的发展来说，不论是哪一种单独的再利用技术都无法充分达成最终目标。所以就要求不单单从数量上出发，还需要保证最终的质量，真正从废弃塑料的本质特性出发研制出合理的再利用方案。例如说，传统方法在处理车辆上的废弃塑料时大多使用的是焚烧模式，但如果利用粉粒模塑的方式就能将这部分塑料进行再次使用。针对一些规模较大同时会破坏环境的塑料物质时，能够真正达成再利用目标的处理方式还处在摸索阶段。本次就基于现有的木塑复合材料制作方式进行深入分析，研究该材料在制作过程中各方面情况以及具有的特性。

2木塑复合材料挤出成型技术

2.1木塑复合材料成型原理

木塑复合材料在制作过程中主要选取了植物纤维以及具备热塑性特点的塑料物质，其中涵盖有树木枝干和秸秆等等。根据相应的比重加入适当的辅助原料以及偶联剂等，通过高温高压的技术手段将其融合成具有特定结构的材料。从本质来说，该材料可以划入到基本工业领域当中。能够将其再次利用制作出相应的产品，诸如说一些包装外壳等。这部分产品不仅仅具备了木料的特性，还融合了一定的塑料性能，整体来说稳定性能良好、外界腐蚀较为困难，同时加工利用更为方便。总体来说，研制出这样的基础产品意义重大，推动塑料再利用技术的向前发展。

2.2木塑复合材料的市场及前景

从我国资源配比来说，木料资源较为短缺，整体上森林面积所占比重仅仅约为13%，平均到个体身上仅有10m3。同世界范围内的平均指标相比较来说差距明显，每年都需要从外部进口木材资源。与此同时，钢材的生产水平也低于发达国家，人均占有量更为匮乏，所以通过塑料替换这些材料已经迫在眉睫，开辟出新的“森林”模式，该项技术方案也是长期发展的需要。

3木塑复合材料传统成型工艺的分类及其应用

3.1挤出成型工艺

挤出成型的技术手段作为当前较为先进的冷却成型方式，从原理来看主要是通过挤出设备将一些高分子熔体按照特定形状的模型来制作完成。整体来说，该技术操作简捷、效率提升明显、能够广泛适用于众多领域当中，同时所占空间体积较少。在应用该项技术时，需要挑选特定性能的原材料作为基本载体，首要保证的便是熔点不能高于200℃，一旦超过该参数就会造成在制作过程中发生降解等问题。通常在挤出的过程中，选用的方法为直接挤出或者预期混合的模式。

3.2一步工艺法

使用该项技术时，原材料进入到挤出设备后会被充分融合，经由特定形状的模型制作出相应的成品。整个过程中最为重要的一环便是挤出设备，其必须要具备专门的压缩与剪切混合性能，有效的增大接触面，这样才能保证螺杆传输热量的过程更加稳定。架构螺杆的过程中需要设定一定规模的给料空间，有效提供给松散原料压缩力的作用，保证木粉充分浸透。此外，剪切力降低的过程中，就会让螺杆推动挤出料更加有效的融合。确保低转速模式中剪切力适当。保证木粉不会被过度分解。

3.3两步法工艺

期望达成挤出的最终目标，需要基础材料具备稳定的性能，由于需要精确测定纤维材料，一般选用的技术为两步法挤出，首先是将基本的纤维原料预先压缩处理。这样的方式同一步法对比来看，能够先通过预处理的模式将粉体性能提升到期望指标，更好的保证最终挤出结果满足要求。同时粉体性能的保证，也可以有效达成技术手段的标准。纵观两种工艺来说，两步法的技术更为优良，通过预处理后就能够让性能达到基础标准。与此同时，使用两步法的技术手段能够让成品材料具备更好的抗干扰能力，并且不会存在由于原料的松散造成技术难以完成的问题，经由预处理的原料能够完美的应用在挤出过程中。

4近年来木塑复合材料成型工艺的发展趋势

4.1共挤趋势

共挤成型的技术诞生于二十世纪后半段，通过将差异化的原料经由不同的挤出设备熔塑完成后，汇聚在相同的机头内部，并通过该机头挤出成型，最后冷却完成即可获取期望的复合材料。

相较于原有的复合材料制作技术，该工艺具备以下优势：

（1）该项技术能够充分融合具有差异化性能的原料，并且将这些原料原有特点良好的展示出来，从而制作出相应需求的产品。

（2）使用该技术手段能够制作多种产品，广泛适用在诸多领域当中。在制作差异化复合材料时，只需要选用不同的模具即可完成。此外，在材料选择上适当择取颜色，能够优化外观形象，更好的达到最终要求。

4.2多种传统成型工艺复合趋势

宋艳江等采用挤出混炼和注射成型的方法制备了LDPE基木塑复合材料。考察了木粉改性剂（马来酸酐、氧化二异丙苯）的含量及一步法与两步法制备工艺等对复合材料加工性能、力学性能及动态热机械性能的影响；并借助扫描电子显微镜分析了其作用机理。

5结束语

木塑复合材料从问世距今已有100多年的研究历史，然而，受到科学发展水平及技术的限制，仍存在许多性能上的缺陷，这大大限制了复合材料的应用。随着国家对木塑复合材料要求力度的加强，相信我国木塑复合材料成型工艺将出现技术的突破，从而使木塑复合材料的使用性能得以大大提高，木塑制品的市场得以大幅度开放。

参考文献：

[1] 朱德钦，刘希荣，生瑜， et al. 聚合物基木塑复合材料的研究进展[J]. 塑料工业， 2005， 33（12）.