影晌木塑復合材料的使用壽命本人認為與產品的吸水率、產品的耐候性、潤滑劑的選擇、工藝的選擇等有關。
一:木塑復合材料的吸水性。
1 WPC吸水的原因
木塑復合材料的主要原料之一是農林廢棄物,其主要成份為植物纖維。植物纖維主要由纖維素、半纖維素、木質素組成,其中纖維素含量zui多,纖維素大分子的重復單元每一個基環內含有3個羥基,使纖維素具有很高的吸水性。另外,纖維素是由結晶區和無定型區交錯聯結而成的二相體系,其中還有許多的空隙系統,這增強了纖維素的吸水性。半纖維素是由多糖基組成的一種聚合物,同樣含有較多的羥基而易吸水,此外,半纖維素不能形成結晶區,水分子容易進入,吸水性比纖維素還要高。木質素也含有極性基團,因此也具有一定的吸水性,但由于天然木質素的分子量很大,親水性基團相對于纖維素較少,所以吸水率稍低。
木塑復合材料中填充有大量的植物纖維,不可避免地具有一定的吸水性。雖然木塑復合材料中的植物纖維已被塑料所包覆,而且在生產過程中植物纖維表面的部分羥基已與某些偶聯劑或相容劑作用而酯化或醚化。因此,木塑復合材料的吸水率遠低于木材的吸水率,早期人們對木塑復合材料的吸水性并不太重視。但是,近年來的一些研究表明,木塑復合材料長時間地浸水后的吸水率并不低,尤其是聚烯烴木塑復合材料主要是作為木材替代品用于戶外建筑和戶外裝飾,長期暴露在自然環境中,更加劇了木塑復合材料的吸水。
2 WPC吸水的危害
1、降低材料的力學性能
木塑復合材料吸收水分后導致其性能降低的原因是多方面的。吸收的水分子會顯著降低了植物纖維的力學強度,而且,植物纖維會發生膨脹,并使周圍的塑料基體產生微小裂紋,這些微小裂紋又加劇了木塑復合材料的吸水,使得應力傳遞效率大大降低,結果使木塑復合材料的力學強度降低、耐凍融性能變差。
木塑復合材料吸水后,進入木塑復合材料中的自由水可以與植物纖維產生分子間氫鍵,導致木/塑界面親和性進一步降低,而且這些自由水還會溶解掉植物纖維中的某些可溶性物質,改變了木與塑界面相容情況,結果也降低了木塑復合材料的強度。
木塑材料吸水后會降低產品以下性能:拉伸強度,彎曲強度,沖擊強度,模量。
2,致使材料變形
木塑復合材料吸水后還會發生顯著變形。這是因為植物纖維吸水后膨脹對周圍的塑料基體施加了作用力,在這一作用力下,塑料基體大分子鏈容易產生分子松弛蠕變,因而易導致木塑復合材料發生變形。 由于吸水作用使植物纖維膨脹,還會使木塑復合材料的尺寸發生變化,加劇其變形。研究表明隨著浸水時間的延長,木塑復合材料的厚度膨脹逐漸增加,而且膨脹的厚度與植物纖維含量直接相關。
3、導致材料霉變
木塑復合材料的真菌腐蝕問題。木塑復合材料由于填充了大量的植物纖維,雖然植物纖維被塑料包覆以及被偶聯劑或相容劑所作用,因而沒有純植物纖維那么容易被霉腐真菌(霉菌以及木腐真菌)等感染,但吸水后達到一定潮濕的條件仍然可以為真菌提供良好的生存環境,造成木塑復合材料霉變,甚至腐爛,大大縮短其使用壽命。同時,霉變會使木塑復合材料表面產生肉眼可見的霉菌斑點,影響其美觀。
影響WPC吸水率的因素
1、界面相容性
如上所述,木塑復合材料吸水的根本原因是植物纖維含有極性的羥基,因此,木塑復合材料中植物纖維的羥基與某些基團反應后降低極性、良好的界面相容性、減少植物纖維在木塑復合材料中的含量等因素均會影響到木塑復合材料的吸水率。
如果纖維與塑料基體之間能夠產生親和性,可以降低木塑復合材料的吸水性,界面親和性越好,吸水率越低。采用不同的偶聯劑改性的木塑復合材料,其吸水率不同。
2、木粉含量
在木粉處理技術相同的條件下,木粉含量越高,木塑復合材料的吸水率越高,原因是在相同的制備技術條件下,木粉越多,其表面羥基越多,結果導致木粉含量越高,木塑復合材料的吸水率越高;木塑復合材料的吸水率要遠小于木材,吸水速度比木材大大減緩。
3、水溫
水溫對木塑復合材料的吸水率具有很大影響。水溫越高,木塑復合材料吸水達到飽和所需要的時間越短
4、成型方法
成型方法對木塑復合材料的吸水率存在著一定的影響。采用傳遞模塑這一新型方法制備木塑復合材料,與壓制成型相比具有較低的吸水率。采用相同的配方制備木塑復合材料,擠出成型的材料吸水率高,壓制成型次之,注塑成型zui小,原因是壓制和注塑成型的材料質地比較致密。此外,采用壓制成型和注塑成型的木塑復合材料,其表面塑料含量較高,孔隙較少,因而吸水率較低。
5、植物纖維種類
不同纖維制備的木塑復合材料的zui終吸水率各不相同,可能的原因是這十種纖維的成分不同,基本化學成分(纖維素、半纖維素、木質素)的種類和比例不同會影響纖維的吸水性能。
以上守于PP/PE木塑的吸水性,PVC木塑的吸水基本如上面差不多好在pvc木塑制品用于室內較多,但也有用于室外的如花箱,護欄及相關戶外裝飾等,pvc木塑有發泡和不發泡兩種,發泡的木粉的添加量比不發泡的量要少得多,不發泡的也有木粉的添加量是樹脂的兩倍的,所以pvc木塑復合材料的吸水性同樣要引起我們的高度重視。
6、如何降低木塑復合材料的吸水率除上所述外還包含以下幾點。
a, 是加工過程中木粉的水分的排除,盡可能木粉的含水率控制在1%以下,這樣對生產的穩定性和產品的致密性的提高都有提高。對于PP/PE/pvc木塑不發泡制品水的存在還會起到發泡劑的作用這樣產品的致密性更會受到影晌,這樣提高了制品的吸水率和降低力學性能也給真菌的生長提供了土壤。
b,設備和生產工藝的選擇,設備(擠出機和模具)的選擇很重要對于雙螺桿來說螺桿結構的設計,如何保證無料較好的塑化,對于單螺桿來說合理的螺桿結構設計、壓縮比及長徑比的合理搭配。合理模具的壓縮比和流道設計有利于提高制品的致密性和尺寸穩定性。
c,木粉的目數大小和木粉基材的選擇及木粉的偶聯處理(如何提高木粉與樹脂的相容性)及木粉與無機填料的合理搭配及合理的添加量等。
d,木塑生產離不開潤滑劑,潤滑劑的好壞及潤滑劑與潤滑劑之間的種類與用量的搭配是保證正常生產和產品質量的關鍵。潤滑劑的種類、質量的好壞、熔點的高低,酸值的高低、分子量的大小、液態與固態等如國內用于PP/PE木塑基本以硬脂酸、石蠟、PE蠟、硬脂酸鹽、EBS等的搭配使用。潤滑劑除EBS和硬脂酸鹽的熔點在100度以上其他在60度左右(好的PE蠟熔點在90度左右但好多PE蠟生產廠為了降低成本會加一些硬脂酸,石蠟)其中的硬脂酸,石蠟,不好的PE蠟都會影晌到產品的維卡且會溶解于樹脂中這樣一來就會影晌到木粉和無機填料與樹脂的相容和偶聯。 深圳市冠亞電子科技有限公司生產木塑快速水分儀愿為木塑行業的品質貢獻一份力量. 詳情請點擊