PE木塑发泡工艺研究.docVIP

PE木塑发泡生产工艺研究 山东通佳机械有限公司 李勇 摘要：本文将发泡技术引入了PE木塑复合材料的制备过程中，研究了发泡剂种类、发泡剂用量、助剂及发泡加工工艺等因素对PE木塑复合材料发泡质量的影响；分析了不同发泡条件下，复合材料各项性能的变化。 关键词：木塑复合材料，PE，发泡，聚合物 木塑复合材料（wood plastic composites 简称WPC）是由塑料（PE、PP、PVC等）和天然植物纤维（如锯木粉、糠壳、花生壳、稻杆等）经过挤出、模压或者注射等方法复合而成的一种新型材料。该材料具有具有一系列优于木材和塑料的特殊性能：有木质外观以及类似木材的二次加工性，但尺寸稳定性比木材好，且吸水性小、不怕虫蛀、不会像木材那样产生裂缝；具有热塑性塑料的加工性，但硬度比塑料高，耐磨、耐老化、耐腐蚀。各种助剂的加入可以赋予其更多特殊性能：如抗菌性、阻燃性、抗强酸强碱性等，还可以加入着色剂或覆膜制成具有各种色彩和花纹的美观制品，可使用于户外景观、物流行业以及建筑模板等,也可以是回收塑料,添加的植物纤维资源丰富,价格低廉,其本身可回收利用,对减少环境污染、保护森林资源意义重大。在倡导绿色环保的今天，开发研究木塑复合材料具有深远的意义。 木塑复合材料虽具有很多优点，但是树脂和木粉的复合，会使其延展性和耐冲击性下降，材料脆，密度也是传统的木制品大近3-4倍，其力学强度（拉伸和弯曲）比未填充的塑料要小，限制了它的广泛使用。并且在挤出成型的过程中材料存在极大的内应力使PE木塑材料在使用的过程中发生翘曲变形。为了克服上述缺点，扩大木塑复合材料的使用范围，我们将发泡技术引用到木塑复合材料的加工过程中，取得了良好的效果。经发泡的木塑复合材料由于具有良好的泡孔结构，可钝化裂纹尖端并有效地阻止裂纹的扩张，从而显著提高了材料的抗冲击性能和延展性，且大大降低了制品的密度，不仅节省原料，而且隔音、隔热性能也较好。在建筑结构材料、汽车内饰、航天、物流、园林、室内装潢等方面得到极为广泛的应用。 目前发泡木塑复合材料的主要成型方法是连续挤出成型和注塑成型法。连续挤出法由于具有加工周期短、产量大、效率高、成型工艺简单等优点，在工业化生产中与其它加工方法(模压成型、注射成型)相比有着更广泛的应用。我公司结合数十年发泡机械制造之经验，采用先进的加工工艺研制出PE木塑低发泡型材挤出生成线。该生成线具有控制精准、自动化程度高，生产产品性能稳定等优点。 一：生产线及工艺概况 1、生产线组成 设备名称 厂家 磨粉机 国产 500/1000高低速混合机 国产 65/132锥双挤出机 山东通佳机械有限公司 PE木塑微发泡专用模具 山东通佳机械有限公司 JG-240型材辅机 山东通佳机械有限公司 2、原料组成 原料名称 厂家 HDPE5000S 齐鲁石化有限公司 LDPE 俄罗斯联化 杨木木粉（60-80目） 自制 活性碳酸钙 山东淄博增盛化工有限公司 化学发泡剂 上海向阳化工有限公司 助发泡剂 偶联剂 南京曙光化工有限公司 纳米成核剂 PE木塑专用润滑剂 3、工艺过程说明 混料过程：首先加入木粉、活性碳酸钙、偶联剂混合至80℃进行排湿，然后加入树脂粉和各种助剂混合至110℃，低混温度为50℃. 挤出过程：把混合好的物料通过上料机送至料斗内，在PE木塑专用螺杆的挤出塑化混合作用下物料被塑化并混合均匀。模具结构采用渐扩式流道设计可控压力挤出，利于熔体的发泡成型。与热模融为一体的冷定型模采用循环水冷却，利用化学渐扩式工艺进行模内发泡以利于形成光滑的表皮结构。 工艺流程图： 4、PE木塑发泡复合材料基本配方 组分 HDPE LDPE 木粉 偶联剂 润滑剂 发泡剂 助发泡剂 活性CaCO3 颜料 纳米成核剂 用量 80 20 100 1.4 1.2 0.8 0.4 15 适量 0.2 5、加工工艺参数 机身/℃ 合流/℃ 模具/℃ 冷模/℃ 熔体压力/MPa 主机转速/转/分 1区 2区 3区 4区 1区 2区 3区 4区 190 185 180 175 170 176 176 177 177 60 12-14 25 二：结果与讨论 1、发泡剂种类选择 发泡剂分为物理和化学发泡剂。化学发泡剂在发泡过程中，本身发生化学反应，分解出气体使聚合物发泡。化学发泡剂主要有吸热型发泡剂（如碳酸氢钠）和放热型发泡剂（如偶氮二甲酰胺）两种,其热分解行为不同，对聚合物熔体的黏弹性和发泡形态有着不同的影响，因而根据制品的要求要选择适当的发泡剂。吸热型发泡剂可冷却基体和稳定气泡结构，而放热型发泡剂可能导致不可控制的热量发展并降低熔体黏度,结果出现气泡合并或产生大气泡现象。但是用木粉作填料时,化学发泡剂的类型对复合材料发泡成型中气泡结构形态的影响有所不同