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浅谈WPC的吸水性及使用寿命?

阅读:435发布时间:2012-11-27

 

影晌木塑复合材料的使用寿命本人认为与产品的吸水率、产品的耐候性、润滑剂的选择、工艺的选择等有关。
一:木塑复合材料的吸水性
 1 WPC吸水的原因 
木塑复合材料的主要原料之一是农林废弃物,其主要成份为植物纤维。植物纤维主要由纤维素、半纤维素、木质素组成,其中纤维素含量zui多,纤维素大分子的重复单元每一个基环内含有3个羟基,使纤维素具有很高的吸水性。另外,纤维素是由结晶区和无定型区交错联结而成的二相体系,其中还有许多的空隙系统,这增强了纤维素的吸水性。半纤维素是由多糖基组成的一种聚合物,同样含有较多的羟基而易吸水,此外,半纤维素不能形成结晶区,水分子容易进入,吸水性比纤维素还要高。木质素也含有极性基团,因此也具有一定的吸水性,但由于天然木质素的分子量很大,亲水性基团相对于纤维素较少,所以吸水率稍低。 
木塑复合材料中填充有大量的植物纤维,不可避免地具有一定的吸水性。虽然木塑复合材料中的植物纤维已被塑料所包覆,而且在生产过程中植物纤维表面的部分羟基已与某些偶联剂或相容剂作用而酯化或醚化。因此,木塑复合材料的吸水率远低于木材的吸水率,早期人们对木塑复合材料的吸水性并不太重视。但是,近年来的一些研究表明,木塑复合材料长时间地浸水后的吸水率并不低,尤其是聚烯烃木塑复合材料主要是作为木材替代品用于户外建筑和户外装饰,长期暴露在自然环境中,更加剧了木塑复合材料的吸水。
 2 WPC吸水的危害
1、降低材料的力学性能
木塑复合材料吸收水分后导致其性能降低的原因是多方面的。吸收的水分子会显著降低了植物纤维的力学强度,而且,植物纤维会发生膨胀,并使周围的塑料基体产生微小裂纹,这些微小裂纹又加剧了木塑复合材料的吸水,使得应力传递效率大大降低,结果使木塑复合材料的力学强度降低、耐冻融性能变差。
木塑复合材料吸水后,进入木塑复合材料中的自由水可以与植物纤维产生分子间氢键,导致木/塑界面亲和性进一步降低,而且这些自由水还会溶解掉植物纤维中的某些可溶性物质,改变了木与塑界面相容情况,结果也降低了木塑复合材料的强度。
木塑材料吸水后会降低产品以下性能:拉伸强度,弯曲强度,冲击强度,模量。
2,致使材料变形
木塑复合材料吸水后还会发生显著变形。这是因为植物纤维吸水后膨胀对周围的塑料基体施加了作用力,在这一作用力下,塑料基体大分子链容易产生分子松弛蠕变,因而易导致木塑复合材料发生变形。 由于吸水作用使植物纤维膨胀,还会使木塑复合材料的尺寸发生变化,加剧其变形。研究表明随着浸水时间的延长,木塑复合材料的厚度膨胀逐渐增加,而且膨胀的厚度与植物纤维含量直接相关。
3、导致材料霉变
木塑复合材料的真菌腐蚀问题。木塑复合材料由于填充了大量的植物纤维,虽然植物纤维被塑料包覆以及被偶联剂或相容剂所作用,因而没有纯植物纤维那么容易被霉腐真菌霉菌以及木腐真菌等感染,但吸水后达到一定潮湿的条件仍然可以为真菌提供良好的生存环境,造成木塑复合材料霉变,甚至腐烂,大大缩短其使用寿命。同时,霉变会使木塑复合材料表面产生肉眼可见的霉菌斑点,影响其美观。 
 影响WPC吸水率的因素
1、界面相容性
如上所述,木塑复合材料吸水的根本原因是植物纤维含有极性的羟基,因此,木塑复合材料中植物纤维的羟基与某些基团反应后降低极性、良好的界面相容性、减少植物纤维在木塑复合材料中的含量等因素均会影响到木塑复合材料的吸水率。
如果纤维与塑料基体之间能够产生亲和性,可以降低木塑复合材料的吸水性,界面亲和性越好,吸水率越低。采用不同的偶联剂改性的木塑复合材料,其吸水率不同。
2、木粉含量
在木粉处理技术相同的条件下,木粉含量越高,木塑复合材料的吸水率越高,原因是在相同的制备技术条件下,木粉越多,其表面羟基越多,结果导致木粉含量越高,木塑复合材料的吸水率越高;木塑复合材料的吸水率要远小于木材,吸水速度比木材大大减缓。
3、水温
水温对木塑复合材料的吸水率具有很大影响。水温越高,木塑复合材料吸水达到饱和所需要的时间越短
4、成型方法
成型方法对木塑复合材料的吸水率存在着一定的影响。采用传递模塑这一新型方法制备木塑复合材料,与压制成型相比具有较低的吸水率。采用相同的配方制备木塑复合材料,挤出成型的材料吸水率高,压制成型次之,注塑成型zui小,原因是压制和注塑成型的材料质地比较致密。此外,采用压制成型和注塑成型的木塑复合材料,其表面塑料含量较高,孔隙较少,因而吸水率较低。
5、植物纤维种类
不同纤维制备的木塑复合材料的zui终吸水率各不相同,可能的原因是这十种纤维的成分不同,基本化学成分纤维素、半纤维素、木质素的种类和比例不同会影响纤维的吸水性能。
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木塑制品用于室内较多,但也有用于室外的如花箱,护栏及相关户外装饰等,pvc木塑有发泡和不发泡两种,发泡的木粉的添加量比不发泡的量要少得多,不发泡的也有木粉的添加量是树脂的两倍的,所以pvc木塑复合材料的吸水性同样要引起我们的高度重视。
 6、如何降低木塑复合材料的吸水率除上所述外还包含以下几点。
a 是加工过程中木粉的水分的排除,尽可能木粉的含水率控制在1%以下,这样对生产的稳定性和产品的致密性的提高都有提高。对于PP/PE/pvc木塑不发泡制品水的存在还会起到发泡剂的作用这样产品的致密性更会受到影晌,这样提高了制品的吸水率和降低力学性能也给真菌的生长提供了土壤。
b,设备和生产工艺的选择,设备(挤出机和模具)的选择很重要对于双螺杆来说螺杆结构的设计,如何保证无料较好的塑化,对于单螺杆来说合理的螺杆结构设计、压缩比及长径比的合理搭配。合理模具的压缩比和流道设计有利于提高制品的致密性和尺寸稳定性。
c,木粉的目数大小和木粉基材的选择及木粉的偶联处理(如何提高木粉与树脂的相容性)及木粉与无机填料的合理搭配及合理的添加量等。
d,木塑生产离不开润滑剂,润滑剂的好坏及润滑剂与润滑剂之间的种类与用量的搭配是保证正常生产和产品质量的关键。润滑剂的种类、质量的好坏、熔点的高低,酸值的高低、分子量的大小、液态与固态等如国内用于PP/PE木塑基本以硬脂酸、石蜡、PE蜡、硬脂酸盐、EBS等的搭配使用。润滑剂除EBS和硬脂酸盐的熔点在100度以上其他在60度左右(好的PE蜡熔点在90度左右但好多PE蜡生产厂为了降低成本会加一些硬脂酸,石蜡)其中的硬脂酸,石蜡,不好的PE蜡都会影晌到产品的维卡且会溶解于树脂中这样一来就会影晌到木粉和无机填料与树脂的相容和偶联。 深圳市冠亚电子科技有限公司生产木塑快速水分仪愿为木塑行业的品质贡献一份力量. 详情请点击
 

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