木塑发泡复合材料注塑成型的制备理论

1、木塑发泡复合材料注塑成型的制备理论木/塑发泡复合材料的发泡工艺就是在木质纤维/璽料的熔体系中分散气体，然后将该体系冷却*定型从而得到具有连续均匀泡孔结构制品的过程.木/塑发泡复合材料的成型方法包括间耿成型、注塑成型、挤出成型和摸压成型这四种.其中，模压成型和挤出成型已取得了阶段性的咸果，而注射成型是一个崭新的研究领域，还处于探索阶段木/塑复合材料的发泡方法有物理发泡法和化学发泡法两种.物理发泡法是在一定压力下将物理发泡剂注入木质纤维f基体树脂混合物中.当混合物受热时.发泡剂挥发或升华产生大量气体，使混合物发泡；化学发泡法是将化学发泡刑均匀地分散在木质纤维/基体树脂混合物中#在一定的加工温度下，

2、发泡剂发生化学变化或快速分解产生一种或多种气体，使该混合物发泡W与一般发泡聚合物相似，木/塑发泡复合材料也要经过聚合物/气体均郴体系形成、气泡成核、气泡增长及定型三个关键步骤化学发泡木/塑复合材料的注塑成型过程一般是由以下三个阶段组成：(1) 聚合物/气体均相体系形成：将木/塑粒料、化学发泡剂及其它加工助剂按配方混好后加入注塑机的料筒，在注塑机中由于外热和螺杆剪切的联合作用物料开始熔融塑化并混合，同时化学发泡剂受热分解产生的气体在压力作用下全部溶解在聚合物中形成聚合物/气体均相体系；(2) 气泡成核：当达到一定的注射量时，熔体在螺杆的推动作用下以高速注入常压模具中，此时压力骤降从而使溶解在熔体

3、中的气体过饱和，进而自发析出形成气泡核；(3) 气泡增长及定型，由于模具型腔内熔体只受到腔内推出空气的反压作用，其远小于熔体内压从而使得分布在熔体中的泡核在型腔中开始膨胀；在冷却系统的作用下模腔内的熔体逐渐冷却，熔体粘度上升流动性下降从而使得泡孔的膨胀终止即泡孔定型，此时熔体也按照模具型腔形状定型；最后开模顶出即可得到木/塑发泡复合材料的制品.泡孔形成理论1气泡成核理论聚合物熔体中形成气泡主要有经典成核理论、自由体积理论、热点成核理论、剪切成核理论、界面成核理论和移植孩理论6种成核机理，其中适用于木/塑发泡复合材料注塑成型过程中的成核理论有热点成核理论、界面成核理论和移植核理论3种.(1) 热

4、点成核理论热点成核理论可以概括为：当聚合物熔体中存在大量温度髙于周围介质的热虫饱和气体时，由于热点处的温度较高，使其周围熔体粘度降低、表而张力减小、气体在熔体中的溶解度下降，从而使聚合物熔体中的气体分子向热点聚集，形成气泡核期.在木/塑发泡复合材料注塑成型过程中形成热点主要有两种方式，一是通过放热型发泡剂的化学分解或敢排生成热点】，二是木粉/塑料熔体注射时在喷嘴处膨胀，熔体因膨胀而温度下降，但成核剂和木粉粒子并不膨胀，仍旧保持离温,从而形成相对的高温热点(2) 界面成核理论界面成核理论長非均相成核理论的一种木粉/塑料熔融体系中存在的木粉、可能存在的成核剂及其它杂质等固体颗粒，其中某些颗粒为疏松

5、多孔的结构，或看具有粗糙不平的表面.这些颗粒在进入机筒询空气等气体已被吸附在颗粒的内部或表层深处，由于粗糙表面内的劈槐作用及燹楔的阻力和气体的存在，外部熔体不易进入劈楔的内部，结果劈模的尖瑞被熔体封闭成微小的空穴在这种空穴存在的情况下，也会优先成核】.(3) 移植核理论GuoG等对木»/HDPEg合材料进行发泡的研究中，以加入的木质纤维作为气泡核而并不加入发泡剂，仅靠木粉所释放岀水分和挥发性气体使泡核膨胀，故称为移植核理论.这种方法与传统的微孔发沦相比，减少了气体在聚合物中扩散这个缓慢过程，大大缩短了发泡所需的时间，使大批量连续性生产微孔发泡型料成为可能鋼1气泡增长及定型在制备木/塑

6、发泡复合材料时总是希望得到小且均匀的泡孔，当气泡成核后，气泡将继续膨胀，也可能产生泡孔的合并、塌陷或破裂"】主要有两类因素会影响气泡的增长，一类是发泡体系的物理参数，如勺体的种类及其物理参数、聚合物熔体的粘弹性、气体/聚合物体系的界面张力等，这类参数是通过气体/聚合物体系界面间的物理传递对气泡的增长过程产生影响；另一类是成型加工的工艺参数，如压力、温度、速率等，这类参数是通过热力学性能对气泡的增长过程产生影响同时，气泡增长决定泡孔大小，当气泡增长停止也就意味着泡孔定型，所以研究泡孔定型过程归根结底还是要研究气泡增长过程期1.3木/塑发泡复合材料的市场前景木/塑复合材料的产业化推广起源

7、于20世纪80年代的美国，20世纪90年代其增长率都在10%以上，到2006年其产量已达到68.5万吨，而在欧洲2006年其产量为11万吨.与欧美相比，我国木/塑复合材料产业起步较晚且规模与产品层次较低，据PlasticInformationEurope统计，截至2009年底'全球木/塑复合材料年产量超过1500kt，其中北美产量超过lOOOkt、其次为中国2OOkt.欧洲170th日本lOOkt,其中在中国生产的木塑制品的70%出口欧美地区目筋，国内木/塑制品企业约有150家，主要集中在广东、江苏、北京、山东、浙江、安徽等地.据英国Bristol应用市场信息咨询公司市场调研结果报吿显

8、示，到2013年底木/塑复合材料在全球的年增长率预期可达22%.根据目前的发展速度，预计未来5-10年后国内木塑企业将超过1000家.目前木/塑复合材料及制品较多的应用于结构类、装饰类和包装类等几大类型几十个品种，包括线林、片材、板材、管材、型材及异型材等多种系列和组合产品从发展眼光看，木/塑复合材料及制品的适用范围几乎可以涵盖所有原木、塑料、塑钢、铝合金及其它相似复合材料现在的使用领域，已开始进入建筑、装饰、家具、物流、包装、园林.市政、交通、环保、体育甚至军弔等领域叫木/塑复合材料密度高，运输、加工不方便，单位体积成本高，而开发的结构木/塑发泡复合材料则是外观更像传统木材的替代材料，如低密度的木/塑发泡复合材料吸收能量好、质量轻、更像真正的木材、更好的表观质気、更清晰的轮廓和梭角，同时，发泡还可以使制品的成本大幅下降，发泡改性可以使成型制品的密度降低20%-25%,而在木/塑复合材料中基体树脂的含量在4(%50%、其成本占木/犁复合材料总成本的80%-90%,因此发泡改性可以使成型制品的总成本降低一半均