WPC to materiał kompozytowy powstający poprzez zastosowanie topliwych tworzyw sztucznych, w tym polietylenu, polipropylenu, polichlorku winylu i ich kopolimerów jako klejów, przy użyciu proszku drzewnego, takiego jak drewno, słoma roślin rolniczych, proszek z łupin roślin rolniczych jako materiałów wypełniających, metodą wytłaczania lub prasowania, metoda formowania wtryskowego.Surowce z tworzyw sztucznych topliwych mogą być odpadami przemysłowymi lub życiowymi, proszek drzewny może być również stosowany jako odpady z obróbki drewna, drobne drewno i inne drewno niskiej jakości.Z punktu widzenia produkcji surowców wyroby z drewna i tworzyw sztucznych spowalniają i eliminują zanieczyszczenia odpadami z tworzyw sztucznych, a także eliminują zanieczyszczenia spowodowane spalaniem roślin rolniczych do środowiska.Wybór receptury materiału w procesie kompozytowym uwzględnia następujące aspekty:
1. Polimery
Tworzywa sztuczne stosowane w obróbce kompozytów drewno-tworzywo sztuczne mogą obejmować tworzywa termoutwardzalne i termoplastyczne, tworzywa termoutwardzalne, takie jak żywice epoksydowe, tworzywa termoplastyczne, takie jak polietylen (PE), polipropylen (PP) i polioksyetylen (PVC).Ze względu na słabą stabilność termiczną włókna drzewnego, powszechnie stosuje się wyłącznie tworzywa termoplastyczne o temperaturach przetwarzania poniżej 200°C, zwłaszcza polietylen.Wybór polimerów tworzyw sztucznych opiera się głównie na nieodłącznych cechach polimeru, potrzebach produktu, dostępności surowców, kosztach i stopniu ich znajomości.Takie jak: polipropylen jest stosowany głównie w produktach motoryzacyjnych i produktach codziennego użytku, PCV jest używany głównie w budownictwie drzwi i okien, panelach chodnikowych i tak dalej.Ponadto wskaźnik szybkości płynięcia (MFI) tworzywa sztucznego ma również pewien wpływ na właściwości materiału kompozytowego, w tych samych warunkach przetwarzania MFI żywicy jest wyższy, ogólna infiltracja proszku drzewnego jest lepsza, rozkład mączki drzewnej jest bardziej równomierny, a infiltracja i dystrybucja mączki drzewnej wpływają na właściwości mechaniczne materiału kompozytowego, zwłaszcza na udarność.
2. Dodatki
Ponieważ proszek drzewny ma silną absorpcję wody i silną polarność, a większość tworzyw termoplastycznych jest niepolarna i hydrofobowa, kompatybilność między nimi jest słaba, a siła wiązania na granicy faz jest bardzo mała, a do modyfikacji powierzchni polimeru często stosuje się odpowiednie dodatki i proszek drzewny w celu poprawy powinowactwa międzyfazowego pomiędzy proszkiem drzewnym a żywicą.Co więcej, efekt dyspersji wysoko wypełniającego proszku drzewnego w stopionych tworzywach termoplastycznych jest słaby, często w postaci agregacji, co powoduje, że płynięcie stopu jest słabe, przetwarzanie przez wytłaczanie jest trudne i należy dodać środki do obróbki powierzchni, aby poprawić płynięcie, aby ułatwić formowanie wytłaczane.Jednocześnie do matrycy z tworzywa sztucznego należy również dodawać różne dodatki, aby poprawić wydajność przetwarzania i wykorzystanie gotowego produktu, poprawić siłę wiązania między proszkiem drzewnym a polimerem oraz właściwości mechaniczne materiału kompozytowego.Powszechnie stosowane dodatki obejmują następujące kategorie:
a) Środek sprzęgający może wytworzyć silne połączenie międzypowierzchniowe pomiędzy powierzchnią tworzywa sztucznego a proszkiem drzewnym;Jednocześnie może zmniejszyć absorpcję wody przez proszek drzewny i poprawić kompatybilność i dyspersję proszku drzewnego i tworzywa sztucznego, dzięki czemu znacznie poprawiają się właściwości mechaniczne materiałów kompozytowych.Powszechnie stosowanymi środkami sprzęgającymi są: izocyjanian, nadtlenek izopropylobenzenu, glinian, ftalany, silanowy środek sprzęgający, polipropylen modyfikowany bezwodnikiem maleinowym (MAN-g-PP), akrylan etylenu (EAA).Ogólnie rzecz biorąc, dodana ilość środka sprzęgającego wynosi 1% wag. ~ 8% wag. dodanej ilości proszku drzewnego, taki jak silanowy środek sprzęgający może poprawić przyczepność proszku z tworzywa sztucznego i drewna, poprawić dyspersję proszku drzewnego, zmniejszyć wchłanianie wody i odczyn zasadowy obróbka proszku drzewnego może jedynie poprawić dyspersję proszku drzewnego, nie może poprawić absorpcji wody przez proszek drzewny i jego przyczepności do tworzywa sztucznego.Należy zauważyć, że maleinianowy środek sprzęgający i stearynianowy środek smarujący będą reagować odpychająco, co przy łącznym zastosowaniu doprowadzi do obniżenia jakości produktu i wydajności.
b) Plastyfikator W przypadku niektórych żywic o wysokiej temperaturze zeszklenia i lepkości płynięcia, takich jak twardy PCW, trudno jest je przetwarzać w połączeniu z proszkiem drzewnym i często konieczne jest dodanie plastyfikatora w celu poprawy jego wydajności przetwarzania.Struktura cząsteczkowa plastyfikatora zawiera geny polarne i niepolarne, pod wpływem ścinania w wysokiej temperaturze może wejść do łańcucha molekularnego polimeru, poprzez geny polarne przyciągają się nawzajem, tworząc jednolity i stabilny układ, oraz jego długą niepolarną insercję cząsteczki osłabia wzajemne przyciąganie cząsteczek polimeru, dzięki czemu obróbka jest łatwa.Do kompozytów drewno-tworzywo sztuczne często dodaje się ftalan dibutylu (DOS) i inne plastyfikatory.Na przykład w materiale kompozytowym z proszku drzewnego z PVC dodatek plastyfikatora DOP może obniżyć temperaturę przetwarzania, zmniejszyć rozkład i dymienie proszku drzewnego oraz poprawić wytrzymałość materiału kompozytowego na rozciąganie, podczas gdy wydłużenie przy zerwaniu wzrasta wraz ze wzrostem zawartość DOP.
c) Smary Do kompozytów drewno-tworzywo sztuczne często trzeba dodawać smary, aby poprawić płynność stopu i jakość powierzchni wytłaczanych produktów, a stosowane smary dzielą się na smary wewnętrzne i smary zewnętrzne.Wybór wewnętrznego smaru związany jest z zastosowaną żywicą matrycową, która musi mieć dobrą kompatybilność z żywicą w wysokiej temperaturze i dawać określony efekt plastyfikujący, zmniejszać energię kohezji pomiędzy cząsteczkami żywicy, osłabiać wzajemne tarcie między cząsteczkami, w w celu zmniejszenia lepkości stopu żywicy i poprawy płynności stopu.Zewnętrzny smar faktycznie pełni rolę smarowania powierzchni styku między żywicą a proszkiem drzewnym podczas przetwarzania formowania tworzyw sztucznych, a jego główną funkcją jest wspomaganie ślizgania się cząstek żywicy.Zwykle smar często ma zarówno wewnętrzne, jak i zewnętrzne właściwości smarne.Smary mają pewien wpływ na żywotność formy, cylindra i ślimaka, wydajność produkcyjną wytłaczarki, zużycie energii w procesie produkcyjnym, wykończenie powierzchni produktu i odporność profilu na działanie niskich temperatur.Powszechnie stosowanymi środkami smarnymi są: stearynian cynku, amid kwasu dwutłuszczowego etylenu, wosk poliestrowy, kwas stearynowy, stearynian ołowiu, wosk polietylenowy, wosk parafinowy, utleniony wosk polietylenowy i tak dalej.
d) Barwnik W przypadku stosowania materiałów kompozytowych drewno-plastik substancja rozpuszczalna w proszku drzewnym łatwo migruje na powierzchnię produktu, w wyniku czego produkt ulega odbarwieniu i ostatecznie staje się szary, co powoduje różne produkty w określonym środowisku użytkowania, ale wytwarzają również czarne plamy lub plamy rdzy.Dlatego też barwniki znajdują szerokie zastosowanie również w produkcji materiałów kompozytowych drewno-tworzywo sztuczne.Może sprawić, że produkt będzie miał jednolity i stabilny kolor, a odbarwianie będzie powolne.
e) Materiał kompozytowy drewno-plastik jako środek spieniający ma wiele zalet, ale ze względu na połączenie żywicy i proszku drzewnego jego plastyczność i odporność na uderzenia są zmniejszone, materiał jest kruchy, a gęstość jest prawie 2 razy większa niż w przypadku tradycyjnego drewna produktów, ograniczając jego szerokie zastosowanie.Dzięki dobrej strukturze pęcherzykowej spieniony kompozyt drewno-tworzywo sztuczne może pasywować wierzchołek pęknięcia i skutecznie zapobiegać rozszerzaniu się pęknięcia, znacznie poprawiając w ten sposób udarność i ciągliwość materiału oraz znacznie zmniejszając gęstość produktu.Istnieje wiele rodzajów poroforów, a głównie dwa powszechnie stosowane: porofory endotermiczne (takie jak wodorowęglan sodu NaHCO3) i porofory egzotermiczne (azodibonamid AC), których rozkład termiczny jest inny i mają różny wpływ na lepkosprężystość i spienioną postać stopionego polimeru, dlatego należy dobrać odpowiedni środek porotwórczy w zależności od wymagań stosowania produktów.
f) Zastosowanie stabilizatorów UV i innych stabilizatorów UV również szybko się rozwinęło wraz ze wzrostem wymagań ludzi dotyczących jakości i trwałości kompozytów drewno-tworzywo sztuczne.Może sprawić, że polimer w materiale kompozytowym nie ulegnie degradacji ani nie pogorszą się właściwości mechaniczne.Powszechnie stosowane są blokowane aminowe stabilizatory światła i pochłaniacze ultrafioletu.Ponadto, aby materiał kompozytowy mógł zachować dobry wygląd i doskonałe właściwości użytkowe, często konieczne jest dodanie środków przeciwbakteryjnych, a dobór środków przeciwbakteryjnych powinien uwzględniać rodzaj mączki drzewnej, ilość dodatku, bakterie w środowisko stosowania materiału kompozytowego, zawartość wody w produkcie i inne czynniki.Na przykład boran cynku jest środkiem konserwującym, ale nie algowym.
Produkcja i stosowanie materiałów kompozytowych drewno-plastik nie spowoduje emisji substancji lotnych szkodliwych dla zdrowia ludzkiego do otaczającego środowiska, a same produkty drewno-plastik można poddać recyklingowi i ponownie wykorzystać, więc produkty drewno-tworzywo sztuczne stanowią nowy rodzaj zielonej ochrony środowiska produkty, które mogą być ekologiczne i samooczyszczające się oraz mają szerokie perspektywy rozwoju
Czas publikacji: 24 czerwca 2023 r