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木塑復合材料添加劑的最新國際進展
- 評論:0 瀏覽:1926 發布時間:2006/10/19
- 正確選擇添加劑無論是對木塑復合材料固有性能的提高還是對加工性能的改善都是一個關鍵的因素。翹曲、開裂、污點問題有時會出現在材料的表面上,這時就需要添加劑的幫助。在復合材料擠出線上,要獲得合適的擠出速度和光滑的表面從而避免所謂的邊緣開裂也需要添加劑來一展身手。
目前,木塑復合材料的年產量已經達到13億磅,年增長率達到20%。在家具裝飾、欄桿、隔板、門板、窗框、露臺板等產品上都大量使用了木塑復合材料。為此,添加劑供應商們都在挖空心思地尋找更好的添加劑或者開發新品種的添加劑,以使木塑復合材料具有更好的物理性能、更完美的外觀質量以及更長的壽命。
在各種添加劑的選擇中,交聯劑、潤滑劑、著色劑、化學發泡劑和殺菌劑對木塑復合材料的質量影響最大。而對于木塑復合材料專用添加劑來說,不同的基體樹脂需要開發出專門的添加劑來滿足復合材料制品性能或者加工性能的要求,因此,木塑復合材料添加劑種類繁多,選擇正確的添加劑,對復合材料的生產至關重要。
交聯劑的新選擇
交聯劑將木纖維和基體樹脂鍵合到一起,提高了復合材料的彎曲強度和剛性,同時也改善了抗開裂模量和彈性模量,這些都是在木材工業中衡量材料好壞的重要指標。交聯劑也能提高材料的尺寸穩定性、抗沖擊強度、光散射性能以及降低蠕變等,這對于欄桿、樓梯扶手、護欄等產品來說是非常重要的。對于用在裝飾裝修材料上的木塑復合材料,交聯劑的主要作用是降低材料的吸水性,從而可以避免木纖維因吸水膨脹而引起的應力開裂現象的發生。
交聯劑最主要的應用是在聚烯烴基木塑復合材料上。通過反應擠出,聚烯烴碳鏈骨架上接枝馬來酸酐對樹脂基體進行化學改性,這種化學改性克服了極性木纖維與非極性基體樹脂之間的不相容性,從而使木纖維和基體樹脂更好地融合在一起。通常這種接枝樹脂的用量為1%~2%。最近,一項新的技術被開發出來,科研人員利用長鏈石蠟對木纖維/PVC進行改性,從而克服了采用接枝技術進行化學改性的困難。
Crompton公司最近開發出的Polybond 3029MP是一種添加了小粒徑馬來酸酐接枝HDPE的交聯劑,具有良好的分散性能。據說,僅僅添加了2%該交聯劑的木塑復合材料,其抗彎曲性能就提高了一倍,拉伸強度提高了60%。Crompton公司也同時推出了馬來酸處理的PP,其交聯性能更加優越,與馬來酸酐的結合能力更強。使用這種添加劑獲得的試驗材料擁有更高的拉伸強度、抗沖擊性能,受潤滑劑的影響更小,并且吸水性也降低了40%。
Equistar化學公司推出了一系列馬來酸酐接枝PE交聯劑,這是專門為PE基木塑復合材料開發的交聯劑。該公司宣稱,采用這種添加劑,PE基木塑復合材料的靜曲抗彎強度提高了50%,靜曲彈性系數提高了20%。
杜邦公司的馬來酸酐接枝的Fusabond MB-226D和MD-353D分別適用于PE基木塑復合材料和PP基木塑復合材料。試驗表明,添加了MB-226D的HDPE基木塑復合材料的拉伸強度比未經交聯的材料提高了200%~300%。目前,杜邦也在開發新的交聯劑產品代替以功能性酸酐單體為主要原料的接枝型交聯劑。
克來恩公司推出了兩種增容劑。Cesa-mix 8611是一種功能型共聚物,應用在PE或PP基木塑復合材料上,而Cesa-mix 8468在提高PP基木塑復合材料表面性能方面具有更大的優勢。克來恩公司最近正在研制適用于PVC基木塑復合材料的交聯劑。和聚烯烴不同,木纖維和PVC都是極性的,但是木纖維表面具有的酸性會引起PVC樹脂的降解,PVC降解產生的HCl將會對木纖維造成腐蝕。其中一種解決方案是在復合材料加工之前用穩定劑處理木纖維。Mark W15就是這樣一種木纖維膠粒,該產品能夠作為增容劑和熱穩定劑使用,并能夠顯著改善材料的拉伸強度和彎曲強度。
潤滑劑的重要性
潤滑劑能夠改善木塑復合材料的表面性能并且能夠提高生產效率。木塑復合材料通常使用的潤滑劑有乙撐雙硬脂酸酰胺(EBS)、硬脂酸鋅、石蠟和氧化聚乙烯等。EBS和硬脂酸鋅廣泛應用于HDPE基木塑復合材料上,但是由于硬脂酸鹽的存在將削弱馬來酸酐的交聯作用,交聯劑和潤滑劑的效率都會因此而下降,所以,更多新型的潤滑劑相繼被開發出來。一般說來,木塑復合材料的潤滑劑用量是普通塑料的2倍。對于木纖維含量在50%~60%的木塑復合材料而言,HDPE基材料的潤滑劑用量為4%~5%,PP基材料潤滑劑的用量為1%~2%,PVC基材料潤滑劑的用量為5%~10%。
Struktol公司開發的TEP113是一種應用在聚烯烴基木塑復合材料上的潤滑劑,這是一種新型的非硬脂酸鹽潤滑劑。而對于PVC基木塑復合材料而言,Struktol公司的TPW-012 和TR-251是非常適合的。
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