新型木塑复合材及其制备方法研究.docVIP

新型木塑复合材料及其制备方法研究 1新型木塑复合材料研发的提出 为了适应现代战争的发展,2010年随着某枪弹 的研发,研制新型包装箱被提上了议事日程，确定用 新型包装材料取代传统的木材和普通塑料制造包装 箱。新型包装箱与该新武器系统一道进行研制，由此 研发新型材料成了头等大事,这种新型材料既要克服 钢铁、木材、塑料的缺点,又要成本低。从传统包装的 使用情况来看，用钢铁和塑料做的包装箱比较笨重, 加大了战士的负荷，不利于机动作战，越来越不适应 现代战争快速反应的需要,且成本高。用木材做的包 装箱虽然比较轻,价格成本也比较低,但木材不能防 潮，受潮会腐朽,易生霉、易被白蚁蛀蚀，不防火，不防 静电,且木材越来越匮乏,木材价格也越来越高，大量 木材砍伐不利于环境保护。比较木材、钢铁和塑料3 种材料,木材的质量比钢铁和塑料轻,而塑料克服了 钢铁和木材几乎所有的缺点,能否把木材和塑料混合 在一起,使其既有木材质量轻的特点,又具有塑料的 优点，这是一个全新的课题。 2新型木塑复合材料组成及配方研究 设计思路 新型木塑复合材料研究主要解决3个问题1—3 ： 新型木塑复合材料的性能；材料选择和配方设计;新 型木塑复合材料的制备方法。 在性能方面,要求新型材料克服钢铁、木材、塑料 的缺点,具备抗静电、阻燃防火、标志印刷附着力强、 防潮、防水、防虫、防霉、耐腐蚀、强度高、质量轻、韧性 好、耐老化及可加工性能好等优良性能。在材料选择 和配方设计上,优化选择木粉、塑料及相关辅助添加 剂等,确定合理、优化的材料配方体系。在制备方法 上,采用高温混炼、熔融混合法，优化工艺技术途径和 制备工艺参数。 2.2材料选择与配方设计 2.2.1材料选择 材料的选择是为了达到2个目的，一是要满足 新 型木塑复合材料具备上述优良性能，适合弹药包装； 二是成本要低。为了达到这2个目的,经过多次试验 探索,初步考虑将木材制成木粉和塑料粉末，为了满 足某项性能而添加其他辅助添加剂，混合加热制成板 材。 根据国内外塑料的现状，决定选用性能比较好、 价格比较低的聚乙烯或聚氯乙烯[4 ,因为生产聚乙烯 或聚氯乙烯的原料乙烯来源广泛，是最基本的化工原 料。但用这2种塑料与木粉及其他辅助添加剂混合 加热制成的板材质量比较大，为了减轻质量，经过多 次对比试验,找到了一种“发泡馒头”的方法，即在混 合加热时加入发泡剂将材料发泡形成一些蜂窝状小 孔,这样制成的板材不仅质量比较轻，而且缓冲性能 好6—7]。经过多次试验,发现聚氯乙烯与木粉及其他 辅助添加剂混炼后可以挤出发泡，而聚乙烯与木粉及 其他辅助添加剂混炼后挤出不能发泡，由此为了减轻 质量，塑料材料只能选择聚氯乙烯。在木材选择上， 为了降低成本选择废旧木材制成木粉。 众所周知，在塑料的加工工艺上，为了改善塑料 的某些性能可以加入某些添加剂与塑料混合在一起 加热制成新的改性塑料?。同样在木粉与塑料混合 加热时，可以为了满足某项性能而添加其他的辅助添 加剂。为了得到性能优良的木塑材料,在木塑材料的 加工过程中添加其他辅助添加剂，具体添加情况为： 为了增加木塑材料的抗静电性能添加抗静电剂和碳 纤维13 ;为了增强木塑材料的阻燃防火性能添加阻 燃剂1—12 ；为了增加木塑材料印刷标志的附着力，使 其表面印刷的标志不会脱落添加标志印刷附着 剂3 ；为了增加木塑材料的强度添加玻璃纤维M ;为 了增加木塑材料的耐老化性能添加抗老化剂；为了发 泡添加发泡剂;在加工过程中为了方便挤出成形添加 润滑剂；为了解决发泡不均匀的问题添加发泡调节 剂;为了解决板材冷却后变形比较大的问题添加轻质 碳酸钙,使木粉和塑料钙化。 综上所述，选择的材料为：聚氯乙烯、木粉、抗静 电剂、碳纤维、阻燃剂、标志印刷附着剂、玻璃纤维、抗 老化剂、发泡剂、润滑剂、发泡调节剂、轻质碳酸钙。 2.2.2配方设计 为了得到性能优良的板材,先后进行了多个配方 设计和对比试验测试,得到了优化的材料配方5],见 表1。 2.2.3材料性能验证 为了验证新型木塑复合材料的性能,对新制成的 发泡木塑板材进行了相应的验证试验,结果表明各项 性能均能满足规定的要求,材料性能验证试验情况见 表 2。 为了验证木塑复合材料板材的质量、防水防潮性 能、隔热保温性能,分别用钢铁、木材、塑料、新型木塑 复合材料制作成4块长度、宽度、厚度均相同的模板 进行质量、防水防潮、隔热保温等3个对比验证试验, 试验结果见表4。 从表4中可以看出，钢铁质量最大，新型木塑复 合材料的质量介于木材和塑料之间；钢铁和塑料不吸 水,木材吸水量最大,新型木塑复合材料基本不吸水； 钢铁热传递时间最短,新型木塑复合材料热传递时间 最长,其隔热保温性能最好。 表4 4种材料质量、吸水量、隔热保温性能试验结果对比 Tab. 4 Comp