用于木塑复合材料的超强添加剂

作者：科莱恩制造（德国）股份有限公司 Beate Treffler    来源：PT《现代塑料》

欢迎访问e展厅 展厅 1 工程塑料展厅 聚乙烯(PE), 聚苯乙稀PS, 聚酰亚胺PI, 聚酰胺PA, PA66塑料(尼龙), ... 在木塑复合材料(WPC)的加工中，将粗糙、易开裂、易吸水的木材与憎水的高分子母体结合在一起是一个巨大的挑战。要使材料获得优越的使用性能，良好的加工性能，以及引人注目的表面质量。选用适当的添加剂对于WPC至关重要。 由热塑性塑料与木质纤维或木屑组成的复合材料通常被称为木塑复合材料(WPC)。尽管这种复合材料开发得相对较晚，但WPC却具有良好的耐久性、尺寸稳定性和多功能性。 与传统的木材相比，WPC的刚性得到了提高，热膨胀系数得以降低。它可被做成任意形状，有更好的防潮性能，表面不易开裂，而且手感很好。与纯塑料产品相比，WPC可有木质外观，其技术性能也得到了提高。此外，WPC还是一种环保材料，其中含有高比例的可再生原材料，不仅可以节省资源，还可以使得材料价格对石油价格的依赖度下降。 加工与制造 由于WPC中使用了天然纤维，所以通常选用那些熔融温度(或加工温度)低于200℃的高分子材料，例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)，这些材料所形成的聚合物母体可以完全包裹住木质颗粒。 通常，加工WPC可采用类似于传统的增强塑料的生产工艺：首先混合植物纤维和聚合物两种物质，然后利用异型材模头或造粒头来连续生产异型材或WPC粒料，这些粒料可用作注塑WPC产品的基料。一般情况下，可借助于模具使产品获得极好的弹性，这样，即使所生产的WPC制品的尺寸较复杂，其生产成本却很廉价。由于天然纤维增强材料具有高度的尺寸稳定性，因此WPC的注塑周期较传统注塑周期更短。 然而，在WPC的实际加工过程中，往往会遇到多种问题需要解决。例如，由于木屑的体积密度非常低，因此要将大批的木屑植入聚合物母体中就显得很困难。其次，木屑平衡水分的含量一般高达10%，从而在加工时会形成大量的水蒸气。最后，必须保证高黏性的熔体均匀地充填到异型材模具中。 毫无疑问，将粗糙、易开裂、易吸水的木材与憎水的高分子母体结合在一起是一个巨大的挑战。要使材料得到市场的认可，就必须保证其具有优越的使用性能，良好的加工性能，以及引人注目的表面质量。要达到这些目的，选用适当的添加剂对于WPC至关重要。 添加剂的正确配合 润滑剂和偶联剂，如果仅从名词上看，很容易让人认为这两种助剂是相互抵触的。然而，通过结合使用这两种助剂，可以为WPC的加工和最终产品的性能带来正面效应。 一般，WPC中的热塑性塑料含量不超过50%，而木质纤维或其他植物纤维的含量可以高达90%。通过添加适当的偶联剂和相容剂，可以使WPC中的纤维材料具有非常稳定的弹性模量。 润滑剂通常是含有脂肪酸衍生物、褐煤酸酯（蒙旦蜡酯）、极性和非极性聚烯烃蜡或者酰胺蜡的蜡状物质。适当的润滑剂，例如科莱恩公司的Licomont?ET 141 或Licolub?H12，能使天然纤维增强的PE或PP复合材料制品表面光滑。它也可以降低模腔内的压力，从而提高生产率。因此，添加适当的润滑剂可以使WPC制品的表面质量更好，并可以帮助制品脱模，改善聚合物熔体的流动性，从而在纤维与塑料间充当相容剂的作用。此外，复合材料在添加了润滑剂后其吸水率会下降。 偶联剂可以改善木材与聚烯烃之间的结合力，从而显著地增强WPC的拉伸和弯曲力学性能。科莱恩公司的Licocene? 系列就是专门为此开发的偶联剂，如果从该系列中选择出合适的类型，可以使WPC获得最佳的效果。例如，针对天然纤维/PP复合材料，Licocene? PP MA 6452 TP偶联剂可以明显地提高天然纤维填充PP材料的机械性能。该偶联剂以PP为基体、用马来酸酐接枝而得到，它替代了以前应用于这方面的Licomont? AR 504。对于天然纤维/PE复合材料，Licocene?PE MA 4351 TP（马来酸酐接枝的高极性聚乙烯蜡）是一种很有效的偶联剂，其较低的熔体黏度可使得天然纤维与偶联剂达到最佳的浸渍，从而显示出其强大的效能。除了可以极大地改善机械性能外，该偶联剂还可以明显地降低由于吸水而带来的负面效应，这就保证了天然纤维填充复合材料具有最佳的尺寸稳定性。 满足安全与视觉要求 根据最终产品性能要求的不同，WPC中通常还需要添加紫外光稳定剂、阻燃剂、杀菌剂和颜料等。 紫外光稳定剂可以避免或延迟有害的光诱导副作用而导致的聚合物母体降解或因交联而引起的机械性能的下降。一般，可以在PP制品上另外增加一层含有光稳定剂的包覆膜，这对于阻止紫外光对产品的影响是非常有效的。当然，如果直接在木质纤维填充的PE制品中添加受阻胺类光稳定剂，则可以有效地防止光老化现象。 一般，在没有添加阻燃剂的情况下，含70%木材的WPC薄片按DIN 4102标准被划分为B2级（可燃），这种材料一旦遇到火源，就会迅速燃烧。为了使 WPC制品达到UL 94标准的V-0等级，通常需要添加自熄阻燃剂。 在潮湿的环境下，建议在WPC中添加抗菌剂。尽管真菌不会影响制件的功能，但从卫生的角度来讲，防止真菌是非常必要的。添加适当的抗菌剂可以明显地延迟真菌引起的不良效应，在添加量足够的情况下，还可以永久地杜绝这种不良效应。 添加颜料可隐藏WPC天然的棕褐色。通过添加高性能的有机颜料，WPC材料几乎可以被着色成中间色到黑色之间的任意颜色。一般，当颜料添加量为0.5%～1%时，纤维表面依稀可见，使WPC呈现出令人喜欢的外观。当添加量高达2.5%时，WPC材料就会变得不再透明。除了可以为WPC着色外，高性能颜料还可以提高其耐光性能，从而使制品颜色长时间保持不变。 通过多年的经验积累，科莱恩公司利用其创新产品配方，能够应对来自WPC技术领域中的各种相关的应用挑战，并为此提供全面的服务。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (1/8/2008)