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复合材料/胶粘剂 |
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纸浆中的宝贝--高纯纤维素纤维在增强性热塑性塑料中的应用 |
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作者：Plastics Technology |
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高纯纤维素纤维可能成为新一代热塑性塑料的轻质增强材料。特殊纸浆供应商Rayonier 功能纤维公司正与美国林业产品开发实验室合作，致力于研究纤维素纤维尼龙6的增强。同时纤维素纤维和粉末供应商CreaFill Fibers 公司，也在研究如何利用纤维素强化HDPE、PP以及PVC等材料。利用纤维素纤维作为强化材料可以应用在汽车零部件的模压，以及型材挤出。 
1.Rayonier公司提供各种原生制备以及回收提取的纤维素纤维产
品，其型号根据纤维的长度和纯度而变化。（放大200倍的纤维素纤维的照片。）
作为一种常见的工业原材料，纤维素纤维在国际市场上的品质和数量都有保证，与玻璃纤维相比，它具有质轻、耐磨、价廉等优点。用纤维素纤维强化的热塑性塑料的强度可以达到玻璃纤维增强型塑料强度的2/3～3/4。纯化的纤维素20￠/1b（价格大致为20美元/磅），其价格可能更高，这主要决定于纤维长度，纯度以及纤维的形状（如松散型还是紧密型）等。
高纯纤维素是从木质纸浆中提取得到的。在造纸过程中通过漂白除去木质素、半纤维素等，得到用于造纸和其他专业用途的酸性纤维（大约占50%的原生木质成份）。纯化的纤维素纤维早已在普通塑料的热成型工艺中得到应用，例如制备电线帽以及电源插座箱等。但是纤维素纤维还未在热塑性塑料的注塑成型中进行商业应用。
2.纯化的纤维素纤维已经在电线帽、电源茶座箱等热固性塑料的制备
中应用多年了。现在科学家们正在检测能否将其应用在热塑性塑料的制备中。
在自动注塑成型工艺中的应用
最初纤维素被认为是不适合在435F以上的加工温度下使用，因为纤维素中残存的木质素和半纤维素在这一温度下会降解、焦化，从而导致加工件的变色，有时还会产生异味。Rayonier公司首先发现纯化后的纤维素可以在435F以上的高温下使用，将99％以上的木质素和半纤维素除去后，纤维素就可以安全地熔融，复合加工到高温工程塑料，如尼龙6和PBT中。
Rayonier公司与林业产品开发实验室合作进行纤维素的研究，并与2001年共同获得专利，其基本内容是在熔融温度高于365F的热塑性塑料中使用纯度80％以上的纤维素作为强化材料。
Rayonier公司与林业产品开发实验室将纤维素的应用范围集中在尼龙6以及PBT等高性能材料上，林业产品开发实验室的科学家Daniel Caulfield 解释说，这是因为纤维素纤维的价格较高，因此其应用领域也应该定位于高性能工程塑料方面，而不是用聚烯烃制备的野餐桌或装饰材料。
Rayonier公司与林业产品开发实验室还合作开发出将低密度的纤维素纤维压制成小球的方法，专利6270883仔细描述了这种工艺，它是利用Kahl式球磨机将纤维素纤维和粘结剂（羧甲基纤维素的钠盐）压制成3－6mm的小球。这些纤维素纤维小球可以熔融后注入双螺杆挤压机中，最后制备出添加了纤维素纤维的热塑性塑料小球。较松散的纤维素纤维则可以直接加入到正在工作的双螺杆挤压机中。
目前Rayonier公司销售的纤维素纤维小球包括硬木纤维制备的TerraCel 10J型和软木纤维制备的TerraCel 20F型。硬木纤维TerraCel 10J型的平均长度约为0.04英寸（1毫米），而软木纤维TerraCel 20F型的平均长度为0.1英寸（2.5毫米）。 
Rayonier公司在2001年申请的专利上还将添加33％纤维素纤维和2％耦合剂强化的尼龙6板材的性能与添加33％玻璃纤维强化的尼龙6的性能作了比较，见上表，可以看出纤维素纤维增强性材料在很多应用领域都有不俗的表现。Rayonier公司与林业产品开发实验室将其产品提供给二三十家欧洲、美国和日本的公司作试用，大部分公司都是汽车零部件供应商。
用于聚烯烃的纤维素纤维
Rayonier公司还推出称为CreaTech TC 750型的纤维素纤维，专门用于低温树脂，如HDPE、PP、以及PVC材料的强化。CreaTech TC 750型纤维素纤维的长度约为0.7毫米，宽度为0.02毫米，长宽比35:1。
Rayonier公司最近公布的一份数据，对添加和未添加偶联剂的40％CreaTech TC 750型纤维素纤维强化的0.5-MI HDPE材料的力学性能作了比较。研究表明，未添加偶联剂的注塑成型板的的弯曲强度为7570 psi，缺口伊佐德为2.5ft-lb/in。而添加了2％聚硫橡胶偶联剂3009的弯曲强度为7910 psi，缺口伊佐德也提高至2.6ft-lb/in。（聚硫橡胶偶联剂以及相关测试数据都是由Crompton公司提供的）。
Rayonier公司认为这种纤维素纤维强化的HDPE材料很有可能在屋顶防护膜、池塘防水膜、地毯衬里以及汽车零部件的制备中得到应用。
Rayonier公司提供的纤维素纤维既有从原生木浆中制备的，也有从废纸中回收提取的。他们的形状可以是松散型的，小球状的，以及微球型聚集在一起的。从木浆中制备的原生纤维素是阿尔法型的，其性能优于回收纤维素，阿尔法型纤维素纤维可以在428F的高温中加工使用，不会焦化，而回收纤维素纤维的最高使用温度只有392F。 (end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(2/19/2005) |
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