市場(chǎng)上廣泛應(yīng)用的木塑復(fù)合材料以熱塑性
注塑加工樹(shù)脂為主要的基體材料,可以使用新料,也有使用回收處理的廢舊塑料,或者是兩者的混合物。適于與熱塑性樹(shù)脂混合的木質(zhì)纖維,可分為初級(jí)資源和回收資源兩類。加工前要經(jīng)過(guò)研制、精制、干燥和化學(xué)處理,填充量一般為50%-60%,最高的可以達(dá)到80%。
無(wú)機(jī)物以納米級(jí)粒子、單層片狀或?qū)訝钚螒B(tài)分散于聚合物基體中,對(duì)復(fù)合材料起到增強(qiáng)增韌和其他功效方面的作用。以代表性的PA/粘土混雜體系為例,粘土以單層形式分散,每層厚約1nm、長(zhǎng)約100nm,當(dāng)粘土含量為4.2%時(shí),拉伸強(qiáng)度比純的PA6高50%,模量高1倍,熱變形溫度高90℃,且透明度提高。
苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯或不飽和樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂等熱固性樹(shù)脂中,在外部能量的作用下,浸漬組分在木材空隙中聚合固化,成為一種聚合物改性的木材。這種聚合物改性了的木材,保持了木材原有的紋理和色澤,硬度、壓縮強(qiáng)度和耐磨性都得到大幅度提高。但這種工藝生產(chǎn)成本過(guò)高,且要磨損大量木材,因而發(fā)展受到限制。
聚苯乙烯為一種脆性材料,當(dāng)用粒徑小于0.5um的氧化鋁,以體積分?jǐn)?shù)為15%增強(qiáng)、增韌PS時(shí),復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度分別是純PS的4倍和3倍。納米復(fù)合材料具有廣泛的應(yīng)用前景,以目前已投入商業(yè)應(yīng)用的聚合物/無(wú)機(jī)混雜納米材料為例,尼龍/粘土混雜材料已被日本豐田汽車公司用來(lái)制造汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的配件。
植物纖維是自然界豐富的天然高分子材料。作為聚合物增強(qiáng)材料和填充用的植物纖維有豐富的植物纖維有麻類纖維、稻糠等。這些品種豐富的植物纖維來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉,經(jīng)與聚合物基體材料復(fù)合加工的成品具有密度低、強(qiáng)度高、可以生物降解等特性,因而受到工業(yè)界的廣泛關(guān)注。
聚合物/聚合物納米復(fù)合
注塑加工材料的突出代表,是聚合物/致熱性液晶聚合物原位復(fù)合材料。該材料具有高強(qiáng)度、高模具、高沖擊強(qiáng)度等優(yōu)異性能。例如在聚酰亞胺中加入10%的熱致型液晶聚合物,就使彈性模量由1.7GPa提高到6.9GPa,拉伸強(qiáng)度由125MPa提高到470MPa。聚合物/無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料,主要有聚合物/金屬納米復(fù)合材料、聚合物/碳酸鹽納米復(fù)合材料、聚合物/氧化物納米復(fù)合材料以及聚合物/橙裝硅酸鹽納米復(fù)合材料等幾種類型。
以植物纖維為增強(qiáng)和填充的聚合物復(fù)合材料已成為異軍突起的一種新型材料,預(yù)計(jì)今后的5年,將實(shí)現(xiàn)兩位數(shù)的增長(zhǎng)率。木質(zhì)纖維在植物纖維中占有很大的比重,在植物纖維復(fù)合材料的研究、應(yīng)用中,也以木纖維填充的木塑復(fù)合材料的研究和應(yīng)用為最多。木塑復(fù)合材料早期以木材浸漬固化為主要生產(chǎn)工藝,也即利用木材具有疏松多孔的特性,將木材浸漬于可聚合單體。
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