绿色建筑与绿色建材(第十六章：木塑复合材料).ppt

绿色材料 木塑复合材料 土是如何破坏的 如何衡量土的强度 如何测定土的强度 如何应用土的强度指标 土的抗剪强度理论及本质土的抗剪强度指标及测试方法土的抗剪强度指标的种类及选取 随着科学技术的发展 现代社会对材料的要求更高了 既要求其有较好的物理力学性能 对人类有亲和力 又要环保 木材是一种天然生物质材料 自古以来被人们广泛喜爱和使用 随着我国天然林面积的减少和 森林保护 政策的实施 木材资源困乏 质量下降 木材价格越来越高 木材加工业的废弃物增多以及世界林产品需求量的增加都使得林产品工业越来越迫切地感到需要寻找木材的替代品 背景 与此同时 由于世界人口的增加 固体废弃物也越来越多 这其中包括白色污染 塑料 固体废弃物的处理已经成为世界范围的难题 据统计 全世界农村每年生物质的产量约为300亿吨 生物质能源消耗量为13亿 还有287亿吨的生物质有待于开发利用 我国是农业大国 每年至少有7亿吨的农作物废弃物 近年来 由于其他能源进入农村 农民对生物质废弃物往往采用烧荒的办法处理 这引起大面积烟雾污染 人们叫苦不迭 而且严重影响空中和陆地交通 背景 这种背景下 将木质纤维与废旧塑料经过特殊处理合成新的材料 即木塑复合材料 Wood polymerComposites 简称WPC 也就应运而生了 解决之道 木塑复合材料是以废旧塑料 木粉 如木屑 竹粉 稻壳 秸秆等 为原料 按一定比例混合 并添加特制的助剂 经高温 挤压 成型等工艺制成的一种新型复合材料 其性能优良 用途广泛 利于环保 并有广阔的发展前景 值得大力研发推广 组成成分 主要原料 木材 木屑 竹粉 稻壳 花生壳 麦秸塑料组成 聚氯乙烯 PVC 聚乙烯PEA 聚丙烯 PPS 聚苯乙烯 PST 聚甲基丙烯酸甲酷 CPMM 以及聚乙烯 PE 聚丙烯 PP 聚苯乙烯 PS 添加剂 偶联剂 光稳定剂 色素 润滑剂 杀真菌剂和发泡剂 下表列举了常用助剂及其在复合材料中所起的作用 各种类型助剂 木塑复合材料制品成型 滑坡堰塞湖 易贡湖湖水每天上涨50cm 主要成型方法 挤出成型 热压成型 注射成型 由于挤出成型加工周期短 效率高 因此挤出成型方法是一种较为常用的工艺路线 从木塑复合材料工艺技术特点来看 木塑复合材料分类 从原料使用方面来看 一类使用的塑料原料为纯塑料或商业级塑料 另一类是使用具有一定特性的单组分废旧塑料 从加工工艺方法来看 一类是二步成型法 即塑料与木粉造粒后再进行成型加工 另一类是一步成型法 即塑料与木粉混合后直接进行成型加工 从成型机理方面来看 一类是物理成型 即使用热隔性粘合剂 在成型过程中将塑料与木粉粘合在一起 另一类是物理化学成型 即通过加入添加剂 在压力和温度的控制下 使原料混合物同相对低分子的添加剂一起转变为高分子状态的网状纤维材料 优点 采用这种工艺制成的材料 内部结构完全是融合后重生的网状分子结构 比其他工艺生产出的木塑产品的抗弯 抗压 抗冲击强度要好 木塑复合材料性能 塑料中加入木质填料后会使其变得更硬 但经常也是变得更脆 木塑复合材料与同等尺寸的纯木材料相比 强度 刚度和抗蠕变能力都要差一些 但是 木塑复合材料吸水相对较少 从而具有较强的耐腐蚀衰老性能 加入合适的紫外吸收剂后 木塑复合材料也可以抵抗日光对材料的破坏 表3展示了填料用量变化对木塑复合材料物理性能的影响 木塑复合材料具有如下优点 1 易于加工 木塑材料内含聚酯和纤维 因此具有同木材相类似的加工性能 可锯 可钉 可刨 使用木工工具即可完成 且握钉力明显优于其他合成材料 2 强度高 耐用性好 木塑复合材料具有较好的弹性模量 此外 由于内含木质纤维并经树脂固化 因而具有与硬木相当的抗压 抗冲击等物理机械性能 并且其耐用性明显优于普通木质材料 3 耐水 耐腐蚀 木塑材料及其产品可抗强酸碱 耐水 耐腐蚀 并且不繁殖细菌 不易被虫蛀 不长真菌 4 可调整性强 通过加入不同的助剂 聚酯可以发生聚合 发泡 固化 改性等变化 从而改变木塑材料的密度 强度等特性 符合抗老化 防静电 阻燃等特殊要求 5 原料来源广泛 木塑材料除了使用一定数量的助剂以外 95 以上的原料均为聚酯和木质纤维 其来源广 价格低廉 防腐防潮防虫蛀尺寸稳定性高不开裂不翘曲 木塑复合材料应用领域 PrincipiaPartners咨询公司2003年的一项研究表明 北美和西欧市场上共有六亿公斤的木塑复合材料需求量 而北美占有总需求量的85 地板 扶手 门窗等建筑材料占有北美木塑材料需求量的80 在北美地区 其它的主要市场应用有地面铺设 木板路和平台 车用部件 车用仪表板和备用轮胎罩 和工业和民用消费品 餐桌 公园长椅和垫板 木塑复合材料在亚洲同样受到欢迎 尤其是在日本 木塑材料在平台 地板 墙壁和室内家具等方面的应用越来越普及 图 木塑复合材料的一个主要应用是庭院铺板 图 木塑复合材料的另外一个主要用途是码头结构材料 园林景观类 凉亭 座椅 栅栏 铺板等市政产品 图 木塑园林产品 图 木塑复合材料室外产品 木塑复合材料用原材料在木塑复合材料中用作基材的塑料一般有聚乙烯 特别是高密度聚乙烯HDPE 聚氯乙烯和聚丙烯 有时候也用到聚苯乙烯和ABS塑料 根据成本 原料来源和性价比的要求 回收塑料和新塑料都会在复合材料制备中用到 塑料的使用方法因地区而异 例如 PVC在北美的使用就比在西欧要多 聚乙烯复合材料被广泛用于室外家具 而聚丙烯则被用于汽车制造和日用消费品 PVC常用来制作窗户边框 表1总结木塑复合材料的各种应用及相应所用的塑料 表1 木塑复合材料目前的一些应用 家装及建筑类 活动房屋 窗框 门板 门褴 混凝土模板 楼梯拍手 墙壁 天棚 装饰各种异型材 地板 家具等建材用品 图 木塑建筑模板 图 木塑装饰面板 在国内 木塑复合材料的应用领域包括 包装 运输类 托盘 军品和民品包装箱 玻璃包装箱 周转箱 插车货板 仓储垫板 铁路枕木等 图 木塑复合材料包装托盘 图 铁路的枕木 五 木塑材料的应用及前景 木塑材料具有耐潮 防虫蛀等特点 适用于仓储行业使用的货架铺板 枕木 铺梁 地板等 木塑材料制成的凉亭 座椅 花盆 垃圾桶等具有防水 防潮 防腐的特点 而且寿命长 价格低 用木塑复合材料制作房屋 室外地板阳光房码头 护栏等产品已在国外开始起步 木塑复合材料的应用领域木塑材料应用于包装行业主要是托盘 包装箱 集装器具等 因而在国内有很大的市场需求 近几年来 由于木塑复合材料的木质材料组成部分正在向各种其它植物纤维材料发展 它的出现有利于缓解目前木材资源紧缺和废弃物回收利用困难的问题 提高产品的附加值 可以广泛应用于建筑行业 室内装饰 家电和运输等行业方面 研究木塑复合材料是木材工业史上的革命性发展 是现代材料工业发展的主要方