木塑对分散剂的要求是什么？

Question

如题所述

Answer 1

分散剂分散剂是一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂。可均一分散那些难于溶解于液体的无机，有机颜料的固体颗粒，同时也能防止固体颗粒的沉降和凝聚，形成安定悬浮液所需的药剂。分散剂的要求详细说明木塑复合材料(WPC)是一种新型的绿色环保复合材料,是将聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物(ABS)、聚氯乙烯(PVC)等的回收料与加工处理过的废旧木材、锯末、木材枝杈、稻壳、农作物秸秆、花生壳等以一定比例,添加特制助剂,经高温高压处理后制成结构型材。它可以直接挤出或热压成制品,也可先制成型材再装配成产品,如托盘或包装箱等。木塑新型复合材料既具有木纤维或植物纤维的高强度和高弹性,又具有聚合物基体的高韧性和耐疲劳等优点,是一种既似木材又优于木材的新型复合材料。木塑复合材料可制成各种截面形状和尺寸的制品,而且使用维修简单,可锯、可刨、可钉,既保留了木材在加工性能方面的优势,又克服了木材不耐用、怕虫蛀腐蚀的缺点[1];而且木塑复合材料的原料98%为废旧材料,原料充足、价格低廉,是一种性能优良、经济环保的新材料,具有广阔的应用领域和发展前景。木纤维表面有大量的极性官能团,在木塑复合材料制备过程中,亲水性的木纤维与憎水性的聚合物基体之间,有着比较大的界面能差,两者界面很难充分融合;而且木材表面存在许多的羟基,易于形成氢键聚集,导致木纤维在聚合物不能分散均匀,这些木纤维团聚体在外力作用下容易导致应力集中,使得复合材料的机械物理性能下降。因此木纤维与聚合物基体的粘接状况是影响复合材料性能的关键因素,界面粘接强度决定了复合材料的强度。一般对木纤维进行表面改性处理来提高界面粘接强度。表面处理剂主要是通过化学反应减少木纤维表面的羟基数目,在木粉/聚合物之间建立物理和化学交联。通过在木粉表面形成一层憎水性薄膜从而提高其与聚合物的相容性和促进木粉的分散。目前常用的方法有润滑剂法、偶联剂法、超分散剂法、相容剂法[2]等方法。润滑剂法常用的润滑剂有硬脂酸(HSt)、白油等,主要通过与木粉混合,均匀地覆盖在木粉表面,从而提高其与聚合物基体的粘接。偶联剂法采用偶联剂提高无机填料、无机纤维与基体树脂之间的相容性,同时也可改善木粉与聚合物之间的界面状况。硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂是应用最广泛的两类偶联剂。超分散剂由多种偶联剂复合而成,是多组份、多结构形态的产品,可以满足多方面的综合要求;且具有优异的偶联性能和分散性能,可以应用于各类无机填料的包覆、改性、活化,防止粒子团聚,可以提高制品的抗冲击强度,增加填充量,改善加工流动性能。本实验研究了硬脂酸加白油、钛酸酯偶联剂、超分散剂等表面处理剂处理木粉对木塑复合材料流变性能和力学性能的影响。2.1　处理剂种类对木塑复合材料流变性能的影响物料的成型一般都在熔融流动状态下进行,因此被加工的物料要求具有一定的流动性。流动性过小,挤出成型困难;流动性过大,则产生的挤出压力过小,制品强度不足且成型不完整。物料的流变性对挤出加工过程和制品的力学性能有较大的影响。木粉的加入会使物料的流动性变差。对木粉进行表面处理就是为了在提高木粉与PE基体的粘接强度的同时提高物料的流动性。平衡时间反映了物料熔化的快慢,即塑化时间的长短,平衡时间小,表明塑化时间短,容易塑化;平衡扭矩反映了熔融物料表观粘度的大小,即物料的流动性能,平衡扭矩小,表明流动性好[3]。从表1可看出,使用超分散剂处理的木粉后,其物料容易塑化且流动性好,容易成型加工;使用HSt和白油处理木粉后,其物料塑化时间延长且流动性差,成型加工困难;使用钛酸酯偶联剂处理木粉后,其物料成型加工性能处于前两者的中间。这表明偶联剂处理木粉能够获得良好的加工性能。超分散剂由多种偶联剂复合而成,表明使用多种偶联剂对木粉进行处理后,加工性能最佳。2. 2处理剂种类对木塑复合材料力学性能的影响　使用钛酸酯偶联剂、超分散剂处理的木塑复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弹性模量均比用HSt加白油处理的略有提高;而冲击强度略有降低。钛酸酯偶联剂和超分散剂处理木粉的木塑复合材料的力学性能没有明显差距的主要原因是超分散剂的主要成份也是偶联剂,其对产品力学性能的影响与钛酸酯偶联剂相差不大。硬脂酸(HSt)、白油主要通过与木粉混合,均匀地覆盖在木粉表面,从而提高其与聚合物基体的粘接;偶联剂主要是提高无机填料、无机纤维与基体树脂之间的相容性,同时也可改善木粉与聚合物之间的界面状况,其对产品力学性能的影响要优于硬脂酸(HSt)和白油。HSt和白油、钛酸酯偶联剂、超分散剂这三种处理剂都能改善木粉与PE树脂的相容性,提高木塑材料的加工性能。用超分散剂处理后的木塑材料的加工性能最好,钛酸酯偶联剂次之,HSt加白油最差。这表明偶联剂处理木粉能够获得良好的加工性能。钛酸酯偶联剂、超分散剂处理的木塑复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弹性模量均比用HSt加白油处理的略有提高,而冲击强度略有降低。