木塑复合材料

1、李洁 江克玉 柏磊 张思琪木塑复合材料木塑复合材料主要内容 一、木塑复合材料的定义 二、国内外主要木塑技术 三、木塑复合材料的优势 四、应用实例 五、成型加工技术 六、发展趋势 一、木塑复合材料也称为： 塑木或木塑复合材料 环保木/塑美木 POLYWOOD（保利木）英文名 Wood Plastic Composites 简称WPC定义：以塑料为基添加一定比例的含有木质纤维类材料制成的材料；或以木粉为基添加一定比例的塑料制成的材料都可称为木塑复合材料。塑料塑料 以热塑性再生塑料为主，可以采用新料,种类为：PE、PP、PVC、ABS等木质纤维木质纤维 锯末粉，花生壳，稻壳，各种农作物秸杆、亚麻杆及

2、棉花杆等含有木质纤维之类的材料，还可以是可回收的汽车轮胎，玻璃纤维、无机纳米材料等成型方法成型方法 挤出法：型材、板材、管材等 注塑法：各种零件 热压法：板材或简单产品为主国内外三大类木塑材料使用比例二、国内外主要木塑技术国外： PE、PP、ABS、PVC+木粉美国Mobil公司：利用废旧膜与锯末挤出型材Davis Standard：单螺杆挤出机、双螺杆挤出机挤出型材，双挤压系统Cincinnati：锥形双螺杆挤出机挤出型材专门设备：Woodtruder，包括共挤压木粉填充量：达到50-90%产量高：300-1000kg/h国外Cincinnati木塑挤出生产线意大利：Bausano Grou

3、p：异向旋转双螺杆挤出机，挤出片材与板材（2000mm1mm-6mm）原料：PP、ABS、PVC+木粉加拿大：Dura公司（生产厂家）：利用HDPE/木粉挤出型材（设备Davis Standard）日本：艾因工程技术公司挤出成型宽幅大型高强度中空板材（W=900mm厚达100mm） 相比胶合板等实心板具有更高的刚性、弯曲强度和表面硬度；具有优于铝材的耐久性、耐水性，兼备木材的触感和风格。日本艾因工程技术公司型材产品新加坡LESCO公司：研究PVC+木粉复合材料用于建筑装饰件、门框、地板和格栅围栏等；近几年又发展了PVC+木粉微发泡技术，挤出型材，主要特点降低比重，提高抗冲击强度，做到真正仿木。

4、三、木塑复合材料优势 1、对环境友好： 使用再生材料（木粉与塑料）；不需要作防腐处理2、不需要日常维护，使用寿命比木材长； 3、聚烯烃类木塑材料机械性能好，可广泛作承载结构材料使用；4、聚烯烃类木塑材料98%的原料为再生材料，所以成本较低，同时产品可100%再回收利用；5、PVC类木塑复合材料通过微发泡提高冲击强度、降低比重，真正仿木。 6、木粉填充后的制品技术性能可靠，质感接近木感，维修简单。7、可以用与天然木材相同的工具和工艺进行钻孔、切割和修整，还可以象加工木材那样打磨、喷漆、上色和装饰，使其获得所需的美观效果。特别是PVC木塑材料效果更佳。四、应用实例包装运输类：包装运输类：托盘、军品

5、和民品包装箱、玻璃包装箱、周转箱，插车货板、仓储垫板等包装制品 园林景观类：园林景观类：凉亭、座椅、栅栏等城建用品 车辆船舶类：车辆船舶类：汽车等内装材、风扇罩、仪表架等部件、船 舶内装和隔热材等 家装及建筑类：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 其它类：其它类：农用大棚支架及用桶、钓鱼用舢板、水产箱、教学用品、枪托、球拍、滑雪板、高尔夫球棒、舞台用品以及各种模型等 户外产品木塑托盘园林产品包装产品汽车内饰件PVC木塑室内装饰五、成型加工技术1、影响影响木塑复合材料性能的因素 以木塑复合材料挤出为例，影响木塑复合材料

6、性能的因素主要包括：挤出成型工艺条件、基体树脂的种类、木粉的含量（木塑比）及木粉粒径、各种添加剂（润滑剂、偶联剂、增容剂等）、木塑复合材料挤出成型的设备等。2、配方设计 1、树脂：挤出级聚烯烃原料采用回收料、新料均可 PVC原料采用新料2、木粉/木纤维：木粉长径比L/D=2：1-4：1木纤维长径比L/D=10：1利于增强基本配方中木粉对性能的影响木粉的加入能降低材料的韧性，拉伸强度和冲击强度。同时提高材料的刚性原因如下：木粉加入后仍然保持纤维束状，有一定的长径比和较高的强度，当木粉加入到一定程度时，对体系的增强作用更加明显主要表现在随着术粉含量的增加其弯曲强度和弯曲弹性模量明显增大。木粉填充量

7、对复合材料性能的影响木塑复合材料中木粉含量直接影响到材料的加工性能与制品的力学性能。一般情况下，随着木粉的填充量增大，材料的拉伸强度和冲击强度急剧下降。但随着木粉含量的进一步增加，两者的变化率都不大，处于一个非常稳定的阶段。因此前期要考虑加入适当的增容剂，以改善木粉与基体树脂界面的相容性，提高材料的拉伸强度和冲击强度。木粉的粒径对复合材料性能的影响粒径较大的木粉有利于复合材料弯曲性能和冲击性能的提高，其拉伸强度随着木粉粒径的增大而呈现先上升后下降的趋势木塑材料加工助剂作用1、改善加工特性 润滑剂 偶联剂/相容剂2、提供加工稳定性，提高使用寿命 抗氧剂 紫外吸收剂和稳定剂3、改善机械强度 偶联剂

8、 冲击强度改性剂润滑剂内润滑影响树脂加工性能 降低粘度，增加流动性 降低剪切耗散热 降低熔体破裂外润滑影响树脂与木粉之间界面性能 减小树脂与机筒、螺杆间摩擦 防熔体破裂 促进填料的分散偶联剂/相容剂作用作用: : 促进木粉在树脂中分散 促进木粉粘合树脂效果：效果： 增加拉伸、弯曲和冲击强度 减少吸水率 提高热变形温度 提高老化性3、生产设备木塑复合材料的制造主要有挤出成型、热压成型、注塑成型等工艺，但目前应用较广、技术最为成熟的是挤出成型工艺。根据生产工艺的要求，整条生产线所需设备主要由以下几个部分构成：生物质原料制备设备、高速混料机组、造粒设备、挤出机、成型模具等。其中在挤出成型的木塑复合材

9、料制造过程中，挤出机是关键设备。加工设备的选择1、 单螺杆挤出机 平行双螺杆挤出机2、 异向旋转双螺杆 锥形双螺杆挤出机 3、 同向旋转双螺杆挤出机与单螺杆挤出机共挤出直接成型制品 采用木塑单螺杆挤出机特点材料：制成颗粒料物料预先干燥排气加料方式：重量加料熔化机理：机筒加热和螺杆剪切优点 ： 缺点：1、技术成熟 ； 1、较高原材料成本；2、设备成本低。 2、产量较低； 3、需要木粉干燥系统； 4、螺杆转速受到限制（防止剪切过度）； 5、低温高压挤出困难。 采用异向旋转双螺杆挤出机特点1、木粉和聚合物粒径相同；2、需要预混合、干燥；3、强制式加料机；4、平行或锥形双螺杆；5、熔化机理：机筒加热和

10、螺杆混合塑化；6、挤出机中真空排气优点：技术成熟，低转速、低剪切。缺点：1、需要干燥系统；2、较高的设备成本；3、需要预混合；4、木粉含水量控制在较低的水平，才能保证较高的产量。采用同向旋转双螺杆挤出机特点含水量可大些（8%）木粉和塑料颗粒大小不受限制；重量加料与侧喂料；熔化机理：机筒加热，高螺杆转速与高剪切可排气双螺杆长径比40：1，单螺杆10：1即可。优点：1、无需预干燥与预混合；2、塑料与木粉混合效果好。缺点：1、需要较好的加料系统，成本高；2、螺杆转速高，木粉易烧焦；3、低温高压挤出困难。挤出工艺条件对材料性能的影响 (1)挤出成型温度的影响：机筒温度主要对复合材料的混炼和塑化效果有决定性的影响，机头温度则对挤出成型有重要影响。(2)螺杆转速的影响：提高螺杆的转速可以提高挤出的产量，降低生产成本和提高劳动生产率。(3)其