塑木復(fù)合材料潤(rùn)滑劑和偶聯(lián)劑技術(shù)進(jìn)展

基于化學(xué)鍵理論、可逆水解理論、互擴(kuò)散和互滲透網(wǎng)絡(luò)(idipn)理論、可塑性變形層理論等界面作用理論,介紹硅烷偶聯(lián)劑處理玻璃纖維(gf)對(duì)纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料(frp)界面微觀結(jié)構(gòu)和性能以及frp力學(xué)性能的影響。

偶聯(lián)劑是一種重要的助劑,按化學(xué)組成可分為有機(jī)偶聯(lián)劑、有機(jī)-無(wú)機(jī)偶聯(lián)劑、無(wú)機(jī)偶聯(lián)劑。文章重點(diǎn)闡述應(yīng)用于熱塑性聚合物/天然纖維復(fù)合材料中各種偶聯(lián)劑的作用機(jī)理及改性效果。

注塑級(jí)塑木復(fù)合材料

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木塑復(fù)合材料擠出工藝中,使用潤(rùn)滑劑可以提高生產(chǎn)效率,改善制品表面性能。在轉(zhuǎn)速、混煉器溫度、加料量等優(yōu)化參數(shù)條件下用轉(zhuǎn)矩流變儀研究了不同木粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)潤(rùn)滑劑swp201對(duì)木粉/高密度聚乙烯(wf/hdpe)復(fù)合材料熔體轉(zhuǎn)矩流變行為的影響。結(jié)果表明:加入界面相容劑馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯(mape)與否,質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%的swp201能夠明顯降低相應(yīng)對(duì)照復(fù)合材料熔體的平衡轉(zhuǎn)矩(ma)和熔體溫度(t);木粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0%~60%范圍內(nèi)增加時(shí),復(fù)合熔體的ma和t呈明顯的增加趨勢(shì),穩(wěn)態(tài)時(shí)熔體溫度(t)與混煉器溫度(t0)之差△t從11℃增加到18℃左右,△t值反映不同體系的相對(duì)摩擦發(fā)熱作用。ma與體系的黏度相關(guān)。流變行為不同的樣品ma和△t都不同,一般來(lái)說(shuō)ma較大的△t也較大。轉(zhuǎn)矩流變方法可用于高填充木塑復(fù)合體系的流變性和潤(rùn)滑劑性能評(píng)價(jià)。

以木粉、pe樹(shù)脂等為原料,研制了發(fā)泡塑木復(fù)合材料。對(duì)低發(fā)泡塑木復(fù)合材料生產(chǎn)的基本方法進(jìn)行了介紹;對(duì)該復(fù)合材料的密度、吸水性、力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明:該復(fù)合材料的密度與原木十分接近;具有極佳的防水性能,含水率不超過(guò)2%;拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、拔釘強(qiáng)度等力學(xué)性能能夠滿足所生產(chǎn)的產(chǎn)品性能的需要。

我國(guó)森林資源消耗巨大,尋求代木材料成為當(dāng)務(wù)之急。近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外興起的塑木復(fù)合材料(wpc),逐漸嶄露頭角。一、塑木復(fù)合材料的性能塑木復(fù)合材料是用木纖維或植物纖維填充、增強(qiáng)的改性熱塑性材料,兼有木材和塑料的雙重強(qiáng)化性能優(yōu)點(diǎn)。其主要特點(diǎn)可歸結(jié)為:a)耐用、壽命長(zhǎng),有類似木質(zhì)外觀,比塑料硬度高;

第2章國(guó)外塑木復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況與現(xiàn)狀 2.1北美 1966年美國(guó)amf公司bouling分部建成了世界上第一條催化加熱法生產(chǎn)塑木 復(fù)合材料的生產(chǎn)線，浸漬單體為甲基丙烯酸甲酯，產(chǎn)品主要應(yīng)用于制作臺(tái)球桿。 1968年，美國(guó)阿科(arco)化學(xué)公司采用γ射線生產(chǎn)的塑木復(fù)合材料，用其 制作鑲木地板。同年，meyer第一次將偶聯(lián)劑引入到木材纖維和塑料的復(fù)合過(guò)程 中。偶聯(lián)劑的出現(xiàn)使木材纖維和高聚物的界面特性得到了很大的改善，復(fù)合材料 的物理性能顯著提高。 1973年sonnessonplastab公司銷售商品名為sonwood的pvc/木粉復(fù)合材 料。該材料是由木粉和pvc復(fù)合制成片狀，然后擠出成型。同期，意大利bausano 公司和icmasangiorgio公司開(kāi)始從事木粉填充塑料配混料加工設(shè)備工作，并 用異向錐型雙螺桿機(jī)生產(chǎn)50％木粉和50％聚

隨著國(guó)際貿(mào)易的迅速增長(zhǎng)和中國(guó)"世界制造中心"的形成,國(guó)際物流與國(guó)內(nèi)物流融為一體。在大環(huán)境的支持下我國(guó)物流現(xiàn)代化取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展,物流技術(shù)與裝備行業(yè)近年來(lái)也一直處于快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。托盤(pán)業(yè)近年以30%左右增長(zhǎng)率發(fā)展。

為考察塑木復(fù)合材在自然氣候條件下的耐候性,采用動(dòng)態(tài)機(jī)械熱分析技術(shù)對(duì)塑木復(fù)合材在自然氣候條件下的動(dòng)態(tài)力學(xué)變化特征進(jìn)行了分析與探討。結(jié)果表明:隨著暴曬時(shí)間的延長(zhǎng),材料中α松弛內(nèi)耗峰逐漸地移向了低溫區(qū),環(huán)境因素的交變作用會(huì)加速稻糠與聚乙烯界面處以及材料基體中的分子鏈斷裂,從而使得α松弛處的內(nèi)耗降低。材料的貯存模量隨著頻率的增大而有所增加,損耗因子在材料hdpe的熔點(diǎn)前隨著頻率的增大而降低,但在熔點(diǎn)后規(guī)律為50hz<1hz<25hz<10hz。

對(duì)自然氣候條件下塑木復(fù)合材料的宏觀質(zhì)量變化及顏色變化進(jìn)行了分析,同時(shí)采用差示掃描量熱技術(shù)對(duì)其熱學(xué)變化特征進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,水分是導(dǎo)致材料吸濕增重的主要原因,其對(duì)材料分子結(jié)構(gòu)的變化有著重要的影響,是影響材料耐候性的關(guān)鍵因素。

文章介紹了新型塑木材料在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展、生產(chǎn)工藝流程、生產(chǎn)技術(shù)特點(diǎn)以及理化性能,并為我國(guó)有關(guān)部門(mén)如何加快塑木材料的研發(fā)速度提出了建議。

綜述了世界塑木復(fù)合材料市場(chǎng)的現(xiàn)狀、應(yīng)用結(jié)構(gòu)和發(fā)展動(dòng)向,討論了美國(guó)和歐洲塑木復(fù)合材料的消費(fèi)領(lǐng)域和塑料原料的差異,分析了發(fā)泡塑木復(fù)合材料的市場(chǎng)前景,并提出了我國(guó)發(fā)展塑木復(fù)合材料的建議。

研究了鈦酸酯偶聯(lián)劑ndz105對(duì)炭黑/abs吸波材料導(dǎo)電性能和吸波效能的影響,通過(guò)對(duì)吸波效能的分析,探討了偶聯(lián)劑影響吸波材料性能的機(jī)理。結(jié)果表明,加入偶聯(lián)劑后吸波效能明顯提高,吸波頻率也明顯變寬,最大吸收峰從15.63db增加到21.76db。

塑木復(fù)合材料是利用塑料和天然纖維(鋸木屑、稻殼、麥秸、玉米桿、花生殼等),加入一定量的助劑,經(jīng)過(guò)專用配混、成型設(shè)備加工制成,統(tǒng)稱為"wpc"。塑木復(fù)合材料制品具有強(qiáng)度大、硬度高,耐酸堿、抗腐蝕、不變形、不含甲醛、容易回收利用等顯著特點(diǎn),可制成各種截面形狀和尺寸,既保留了木材的加工性能和

以松香、二乙撐三胺和12-羥基硬脂酸為原料,合成了松香超分散劑(rdh)。用rdh對(duì)高密度聚乙烯塑木復(fù)合材料進(jìn)行改性,研究了rdh對(duì)塑木復(fù)合材料力學(xué)性能、熱性能等的影響,并用掃描電鏡(sem)觀察復(fù)合材料的沖擊斷面形貌。結(jié)果表明:經(jīng)rdh改性后,塑木復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度分別提高了35.2%和21.5%。rdh的加入改善了復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性,儲(chǔ)能模量提高,損耗因子降低。

以紫外光穩(wěn)定劑531和抗氧劑2246為光氧穩(wěn)定劑,研究了塑木復(fù)合材料受光氧影響時(shí)的彎曲性能、色澤變化、氧化誘導(dǎo)期和外觀變化。研究表明,經(jīng)紫外光照射后,光氧穩(wěn)定劑對(duì)材料的彎曲性能影響不大,但添加有光氧穩(wěn)定劑的材料的表面色澤變化小,發(fā)白不明顯。在紫外光穩(wěn)定劑531和抗氧劑2246的添加量分別為0.3%時(shí),材料經(jīng)300h紫外光照射后δe=5.3,較未添加時(shí)的δe=9.3,減少了43.0%;氧化誘導(dǎo)期從919s,延長(zhǎng)到1553s。

美國(guó)crompton公司新推出木纖維／天然纖維填充聚乙烯（pe）復(fù)合材料偶聯(lián)劑polybond3029，是馬來(lái)酸酐接枝pe，有粒料和微粒料2種粒子供客戶選購(gòu)。該產(chǎn)品也推薦用于作為石英、玻璃纖維、氫氧化鋁（ath）和其他填料填充pe的偶聯(lián)劑和作為pe與尼龍、evoh等極性聚合物的相容劑：該牌號(hào)的上市增加了crompton公司塑木復(fù)合材料（wpc）加工用助劑的實(shí)力。wpc是目前增長(zhǎng)快速的市場(chǎng)，老牌號(hào)有木纖維填充聚丙烯（pp）用偶聯(lián)劑polybond3200。

本文通過(guò)熔融共混方法制備高密度聚乙烯(hdpe)/竹粉/復(fù)合材料,研究了偶聯(lián)劑和潤(rùn)滑劑對(duì)復(fù)合材料的payne效應(yīng)和似固體行為的影響。結(jié)果表明,鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量對(duì)竹塑復(fù)合材料g’及g’’應(yīng)變依賴性并沒(méi)有多大影響;對(duì)竹塑復(fù)合材料體系內(nèi)部微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。隨著鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量的變大,低頻區(qū)g’對(duì)頻率的依賴性慢慢變大,第二平臺(tái)現(xiàn)象慢慢變得不明顯。此外鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量的變化還影響g’及tanδ的值,但對(duì)η*及g’’的影響不大。潤(rùn)滑劑的加入對(duì)竹塑復(fù)合材料payne效應(yīng)敏感性沒(méi)有太大影響。

采用十二烷基硫酸鈉(sds)和3-氨丙基三乙氧基硅烷(kh550)、乙烯基三乙氧基硅烷(kh151)對(duì)鋅鋁水滑石進(jìn)行有機(jī)改性,得到插層改性與表面改性結(jié)合的聚合物/鋅鋁水滑石復(fù)合材料。xrd、ftir及計(jì)算機(jī)模擬的分析結(jié)果表明,sds已垂直插入水滑石層間,層間距達(dá)到2.70nm,kh550及kh151只是覆蓋在水滑石表面,與層板表面羥基進(jìn)行偶聯(lián)。反相氣相色譜的結(jié)果表明,復(fù)合材料的表面能(γsd)均比水滑石小,其中kh151-sds-ldhs及kh550-sds-ldhs的表面能較接近,由材料表面的酸堿常數(shù),判斷出sds-ldhs表面趨于兩性,kh151-sds-ldhs及kh550-sds-ldhs表面偏堿性,適于做堿性聚合物的填料。

經(jīng)過(guò)優(yōu)化的塑木復(fù)合材料(wpc)型材擠出新設(shè)備可賦予加工企業(yè)處理更多特殊配方的能力。塑木復(fù)合材料制造供應(yīng)商聽(tīng)到這一點(diǎn)可能會(huì)不滿意,擠出機(jī)的技術(shù)進(jìn)步可能意味著他們失去某些產(chǎn)品應(yīng)用

采用官能化的聚烯烴樹(shù)脂代替?zhèn)鹘y(tǒng)的未改性的聚烯烴樹(shù)脂,提高了基體樹(shù)脂的流動(dòng)性和樹(shù)脂與木粉之間的界面粘結(jié),從而增強(qiáng)了塑木復(fù)合材料的性能。結(jié)果表明該材料的性能指標(biāo)可以通過(guò)調(diào)整官能化聚烯烴的種類(如pe、pp等)和含量而方便調(diào)節(jié)。