木塑復(fù)合材料成型工藝研究

張少聰

摘 要：著社會(huì)前行腳步的不斷加快，越來(lái)越多的新型材料被應(yīng)用在實(shí)際之中，復(fù)合材料領(lǐng)域更是有著突飛猛進(jìn)的發(fā)展，其主要將各種植物纖維作為原料的基本組成部分，通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)手段融合一些熱塑性原料等，制作出性能更加強(qiáng)勁的復(fù)合材料。本文就基于這樣的背景，深入研究木塑復(fù)合材料的加工方式，對(duì)其進(jìn)行有效的類別劃分，同時(shí)根據(jù)具體的應(yīng)用探索未來(lái)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：木塑復(fù)合材料；木纖維；環(huán)保；成型技術(shù)；性能

作為新型材料的一種，木塑復(fù)合材料一經(jīng)問(wèn)世就受到了廣泛的關(guān)注，迅速被應(yīng)用在實(shí)際之中。由于該材料是將植物纖維同一些熱塑性物質(zhì)相融合而構(gòu)成的，因此可以有效的將各個(gè)組成部分的優(yōu)勢(shì)展現(xiàn)出來(lái)，并且又可以改進(jìn)原本材料的不足之處，比如說(shuō)植物纖維中存在不穩(wěn)定的特點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致最終性能受到局限，而復(fù)合材料可以有效的克服這一問(wèn)題。在原材料的選取上，可以將原本廢棄的材料重新利用，更好的達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)。通過(guò)分析木塑復(fù)合材料的過(guò)程中，不難發(fā)現(xiàn)其具有的性能不單單同基礎(chǔ)組成有關(guān)，還與加工方式有著密切聯(lián)系。究其原因主要是木纖維本身密度較低，雖然加工過(guò)程存在一定的性能改變，但是仍然難以全部融合。

1廢舊塑料再利用意義

雖然當(dāng)前社會(huì)的發(fā)展快速，但是廢棄物質(zhì)的重新使用仍然難以有效進(jìn)行，因此就要求我們將目光聚焦在重新利用廢棄塑料之上。同時(shí)該利用方式不能以破壞環(huán)境作為基礎(chǔ)，從技術(shù)水平來(lái)說(shuō)，必須要具備相應(yīng)的發(fā)展空間，不能形成短期效應(yīng)，應(yīng)有效的解決廢舊塑料的問(wèn)題。從具體的發(fā)展來(lái)說(shuō)，不論是哪一種單獨(dú)的再利用技術(shù)都無(wú)法充分達(dá)成最終目標(biāo)。所以就要求不單單從數(shù)量上出發(fā)，還需要保證最終的質(zhì)量，真正從廢棄塑料的本質(zhì)特性出發(fā)研制出合理的再利用方案。例如說(shuō)，傳統(tǒng)方法在處理車輛上的廢棄塑料時(shí)大多使用的是焚燒模式，但如果利用粉粒模塑的方式就能將這部分塑料進(jìn)行再次使用。針對(duì)一些規(guī)模較大同時(shí)會(huì)破壞環(huán)境的塑料物質(zhì)時(shí)，能夠真正達(dá)成再利用目標(biāo)的處理方式還處在摸索階段。本次就基于現(xiàn)有的木塑復(fù)合材料制作方式進(jìn)行深入分析，研究該材料在制作過(guò)程中各方面情況以及具有的特性。

2木塑復(fù)合材料擠出成型技術(shù)

2.1木塑復(fù)合材料成型原理

木塑復(fù)合材料在制作過(guò)程中主要選取了植物纖維以及具備熱塑性特點(diǎn)的塑料物質(zhì)，其中涵蓋有樹木枝干和秸稈等等。根據(jù)相應(yīng)的比重加入適當(dāng)?shù)妮o助原料以及偶聯(lián)劑等，通過(guò)高溫高壓的技術(shù)手段將其融合成具有特定結(jié)構(gòu)的材料。從本質(zhì)來(lái)說(shuō)，該材料可以劃入到基本工業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中。能夠?qū)⑵湓俅卫弥谱鞒鱿鄳?yīng)的產(chǎn)品，諸如說(shuō)一些包裝外殼等。這部分產(chǎn)品不僅僅具備了木料的特性，還融合了一定的塑料性能，整體來(lái)說(shuō)穩(wěn)定性能良好、外界腐蝕較為困難，同時(shí)加工利用更為方便?？傮w來(lái)說(shuō)，研制出這樣的基礎(chǔ)產(chǎn)品意義重大，推動(dòng)塑料再利用技術(shù)的向前發(fā)展。

2.2木塑復(fù)合材料的市場(chǎng)及前景

從我國(guó)資源配比來(lái)說(shuō)，木料資源較為短缺，整體上森林面積所占比重僅僅約為13%，平均到個(gè)體身上僅有10m3。同世界范圍內(nèi)的平均指標(biāo)相比較來(lái)說(shuō)差距明顯，每年都需要從外部進(jìn)口木材資源。與此同時(shí)，鋼材的生產(chǎn)水平也低于發(fā)達(dá)國(guó)家，人均占有量更為匱乏，所以通過(guò)塑料替換這些材料已經(jīng)迫在眉睫，開(kāi)辟出新的“森林”模式，該項(xiàng)技術(shù)方案也是長(zhǎng)期發(fā)展的需要。

3木塑復(fù)合材料傳統(tǒng)成型工藝的分類及其應(yīng)用

3.1擠出成型工藝

擠出成型的技術(shù)手段作為當(dāng)前較為先進(jìn)的冷卻成型方式，從原理來(lái)看主要是通過(guò)擠出設(shè)備將一些高分子熔體按照特定形狀的模型來(lái)制作完成。整體來(lái)說(shuō)，該技術(shù)操作簡(jiǎn)捷、效率提升明顯、能夠廣泛適用于眾多領(lǐng)域當(dāng)中，同時(shí)所占空間體積較少。在應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)時(shí)，需要挑選特定性能的原材料作為基本載體，首要保證的便是熔點(diǎn)不能高于200℃，一旦超過(guò)該參數(shù)就會(huì)造成在制作過(guò)程中發(fā)生降解等問(wèn)題。通常在擠出的過(guò)程中，選用的方法為直接擠出或者預(yù)期混合的模式。

3.2一步工藝法

使用該項(xiàng)技術(shù)時(shí)，原材料進(jìn)入到擠出設(shè)備后會(huì)被充分融合，經(jīng)由特定形狀的模型制作出相應(yīng)的成品。整個(gè)過(guò)程中最為重要的一環(huán)便是擠出設(shè)備，其必須要具備專門的壓縮與剪切混合性能，有效的增大接觸面，這樣才能保證螺桿傳輸熱量的過(guò)程更加穩(wěn)定。架構(gòu)螺桿的過(guò)程中需要設(shè)定一定規(guī)模的給料空間，有效提供給松散原料壓縮力的作用，保證木粉充分浸透。此外，剪切力降低的過(guò)程中，就會(huì)讓螺桿推動(dòng)擠出料更加有效的融合。確保低轉(zhuǎn)速模式中剪切力適當(dāng)。保證木粉不會(huì)被過(guò)度分解。

3.3兩步法工藝

期望達(dá)成擠出的最終目標(biāo)，需要基礎(chǔ)材料具備穩(wěn)定的性能，由于需要精確測(cè)定纖維材料，一般選用的技術(shù)為兩步法擠出，首先是將基本的纖維原料預(yù)先壓縮處理。這樣的方式同一步法對(duì)比來(lái)看，能夠先通過(guò)預(yù)處理的模式將粉體性能提升到期望指標(biāo)，更好的保證最終擠出結(jié)果滿足要求。同時(shí)粉體性能的保證，也可以有效達(dá)成技術(shù)手段的標(biāo)準(zhǔn)?？v觀兩種工藝來(lái)說(shuō)，兩步法的技術(shù)更為優(yōu)良，通過(guò)預(yù)處理后就能夠讓性能達(dá)到基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)，使用兩步法的技術(shù)手段能夠讓成品材料具備更好的抗干擾能力，并且不會(huì)存在由于原料的松散造成技術(shù)難以完成的問(wèn)題，經(jīng)由預(yù)處理的原料能夠完美的應(yīng)用在擠出過(guò)程中。

4近年來(lái)木塑復(fù)合材料成型工藝的發(fā)展趨勢(shì)

4.1共擠趨勢(shì)

共擠成型的技術(shù)誕生于二十世紀(jì)后半段，通過(guò)將差異化的原料經(jīng)由不同的擠出設(shè)備熔塑完成后，匯聚在相同的機(jī)頭內(nèi)部，并通過(guò)該機(jī)頭擠出成型，最后冷卻完成即可獲取期望的復(fù)合材料。

相較于原有的復(fù)合材料制作技術(shù)，該工藝具備以下優(yōu)勢(shì)：

（1）該項(xiàng)技術(shù)能夠充分融合具有差異化性能的原料，并且將這些原料原有特點(diǎn)良好的展示出來(lái)，從而制作出相應(yīng)需求的產(chǎn)品。

（2）使用該技術(shù)手段能夠制作多種產(chǎn)品，廣泛適用在諸多領(lǐng)域當(dāng)中。在制作差異化復(fù)合材料時(shí)，只需要選用不同的模具即可完成。此外，在材料選擇上適當(dāng)擇取顏色，能夠優(yōu)化外觀形象，更好的達(dá)到最終要求。

4.2多種傳統(tǒng)成型工藝復(fù)合趨勢(shì)

宋艷江等采用擠出混煉和注射成型的方法制備了LDPE基木塑復(fù)合材料?？疾炝四痉鄹男詣R來(lái)酸酐、氧化二異丙苯）的含量及一步法與兩步法制備工藝等對(duì)復(fù)合材料加工性能、力學(xué)性能及動(dòng)態(tài)熱機(jī)械性能的影響；并借助掃描電子顯微鏡分析了其作用機(jī)理。

5結(jié)束語(yǔ)

木塑復(fù)合材料從問(wèn)世距今已有100多年的研究歷史，然而，受到科學(xué)發(fā)展水平及技術(shù)的限制，仍存在許多性能上的缺陷，這大大限制了復(fù)合材料的應(yīng)用。隨著國(guó)家對(duì)木塑復(fù)合材料要求力度的加強(qiáng)，相信我國(guó)木塑復(fù)合材料成型工藝將出現(xiàn)技術(shù)的突破，從而使木塑復(fù)合材料的使用性能得以大大提高，木塑制品的市場(chǎng)得以大幅度開(kāi)放。

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作者簡(jiǎn)介：

張少聰，出生年月：1996.09.29，性別：男，民族：漢族，籍貫（精確到市）：湖北省黃岡區(qū)武穴市，學(xué)歷：本科，研究方向：材料成型及控制工程.