發(fā)泡木塑復(fù)合材料是將塑料母粒、木粉、填料、發(fā)泡劑和各種助劑按一定比例混合,于成型過(guò)程中在復(fù)合材料內(nèi)部引入泡孔而制成。發(fā)泡木塑復(fù)合材料內(nèi)部良好的泡孔結(jié)構(gòu)有助于鈍化普通木塑復(fù)合材料中的裂紋尖端,阻止裂紋擴(kuò)展,因而可以克服普通木塑復(fù)合材料脆性較大、抗沖擊強(qiáng)度較小、材料伸長(zhǎng)率較低的缺點(diǎn)。但在塑木發(fā)泡過(guò)程中有很多因素會(huì)影響發(fā)泡效果,以下逐一分析。
基體材料的影響
木塑復(fù)合材料的基體材料包括PE、PVC、PP、PS等。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前市場(chǎng)上的木塑復(fù)合材料仍以PE為主,其次是PVC、PP木塑復(fù)合材料。其中,PE、PS為非極性材料,PVC為極性材料,而木粉、稻殼、麥秸等植物纖維多為非極性的。極性材料和非極性材料之間必須有一定強(qiáng)度的界面力才能形成比較好的粘結(jié)。有專(zhuān)家認(rèn)為,PE 熔體的塑化溫度必須略低于主發(fā)泡劑AC的分解溫度,PE樹(shù)脂平均聚合度越低,熔體塑化所需要的加工溫度越低。因此,選擇熔體指數(shù)約為1g/10min(190 ℃,3 2. 16 kg) 的PE樹(shù)脂為宜。有關(guān)研究發(fā)現(xiàn),高熔體質(zhì)量流動(dòng)速率的PP基體樹(shù)脂有助于改善泡孔的形態(tài)及其分布。
增強(qiáng)體(或填料)的影響
增強(qiáng)體(或填料)主要包括木粉、稻殼粉,麥秸、竹粉等植物纖維,還包括如玻璃纖維等一些增強(qiáng)材料,其添加份額對(duì)發(fā)泡的影響很大。
對(duì)木粉/聚乙烯復(fù)合發(fā)泡技術(shù)的配方進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn):當(dāng)木粉含量較少時(shí),材料中以聚乙烯為主,木粉對(duì)發(fā)泡程度沒(méi)有太大影響。因此,模頭出口處膨脹大,芯部結(jié)構(gòu)疏松,而由于聚乙烯本身密度比木粉大,使制品最終密度大;當(dāng)木粉含量較多時(shí),則占據(jù)材料中較大的空間,減少了發(fā)泡空間,降低了發(fā)泡程度。因此,離模膨脹較小,雖泡孔小,但制品中所含密度很低的木粉占到了相當(dāng)比例,從總體上降低了制品的密度;而當(dāng)木粉含量大到完全占據(jù)了發(fā)泡空間時(shí),發(fā)泡過(guò)程不能進(jìn)行,模頭出料基本不膨脹,這時(shí)則純粹是木粉與聚乙烯的填充擠出,木粉雖能起到一定的降低制品密度的作用,但遠(yuǎn)不如木粉加發(fā)泡的效果明顯。
有研究表明,木粉可作為泡孔成核劑。在一定的范圍內(nèi),增加木粉的用量不但有助于提高泡孔密度,而且減小了泡孔的平均尺寸。
在物料的擠出過(guò)程中,木粉里含少量的水分可以起到發(fā)泡劑的作用。
當(dāng)木粉中含水分在10%以上時(shí),受熱形成的水蒸汽不能及時(shí)排出,過(guò)多地混合于材料中,容易降低材料的粘度,破壞發(fā)泡劑所形成的均勻泡孔,使制品泡孔大小不一。此外,在模頭出口處仍有大量水蒸汽逸出,會(huì)影響表面結(jié)皮,牽引易斷裂。因此,應(yīng)對(duì)木粉進(jìn)行適當(dāng)?shù)母稍锾幚恚岳跀D出牽引,提高材料發(fā)泡程度并降低其密度。
各種機(jī)制木粉的長(zhǎng)徑比不同,用途也不同。
長(zhǎng)徑比大于15的木粉可作為增強(qiáng)材料,然而價(jià)格昂貴;長(zhǎng)徑比小于2.5的木粉則不能作為增強(qiáng)材料。木粉的粒徑必須控制在合適的范圍內(nèi),以保證在復(fù)合材料中能最緊密配置,使木粉顆粒被PE等很好地濕潤(rùn)。同時(shí),木纖維較長(zhǎng)有利于提高復(fù)合物的強(qiáng)度,但另一方面給發(fā)泡氣體提供了易散的通道,在一定程度上影響發(fā)泡效果。