木粉聚乙烯复合发泡挤出技术的研究

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1、木粉/聚乙烯复合发泡挤出技术的研究蔡剑平(中国船舶重工集团第716研究所，江苏连云港222006)摘要：深入研究了木粉/聚乙烯复合发泡挤出的配方和挤出模具设计，提出了最优的材料配方和最佳的模具设计方法，生产的挤出型材制品各项主耍性能指标达到国内标准。关键词：木粉/聚乙烯复合；发泡；配方；模具设计方法目前，壯界上普遍采丿U木粉或植物纤维来高份额填充塑料再生料或新料的方法，达到降低材料成本和冋收再利用的环保性能的目的。我们根据世界木塑行业的发展趋势，提出木粉/聚乙烯复合发泡挤出的研究课题。它与传统木醱复合挤出(仅仅是木粉与駛料的复合挤出，不具冇发泡的成分)不同，带木粉的发泡技术可使生产出的型材

2、密度降低20%〜45%，更接近于木材在木劇复合发泡制品中，树脂含量只占型材的40%〜50%，使树脂的用虽:相对于传统木塑复合制品削减-半，而树脂成本一般占了材料成本的80%〜90%,从而节省了差不多两倍的材料成本。在具有防腐、防虫、防湿、阻燃、使用寿命长且可重复利用等优点的同时,木塑发泡复合物比菲发泡性相似物更具木质感,也可承受螺丝和钉子的压力,发泡产生的内压可以提供比菲发泡性型材更伴的表面纹理淸晰度和更光滑的轮廓，因此它比传统木瞰复介挤出具冇更广阔的应用前景。据专家预测，今后10年内木星复合制品仅北美的市场容量就可达10000kt，按照中国市场与北美市场规模相当且比北美更缺乏木材和近些年

3、国家对坏保的要求，预计木塑复合产品在中国将以年増长率50%以上的速度持续发展10年，中国木塑复合材料及其制品的产暈和产值最终将达到并形成年产10000000kt或700亿元人民币产值一个庞大的新型工业体系。在这样的情况下，我们对木粉/聚乙烯复合发泡挤出课题进行深入的研究，具有十分重要的意义和价值。本文将重点针对木粉/聚乙烯复合发泡的配方及模具设计方法进行深入的研究，并解决研究过程中出现的问题。1配方实验1.1主要原料鬲密度聚乙烯(PE2IID)，山东齐鲁石化;低密度聚乙M(PE2LD)，山东齐鲁右化;AC发泡剂，江苏索普冇限公司；木粉，江苏南通如皋木粉厂。1.2主要仪器设备平行双螺杆挤出机

4、,<50，北汽福田公司;板材挤出模具,口制;高速混合机，SHR225A，张家港杰达机械有限公司；电子秤JA21001,上海天平仪器厂。1.3实验方法工艺流程如图1表1实验配方其屮：表屮木粉是经过表面脱脂处理的,考虑到粒度过粗的木粉会影响与塑料的粘接强度，过细的木粉会使制品表而太细腻、缺少木质感，在木粉/聚乙烯复合发泡挤出实验中选用的是粒径为38um左右的木粉，这样既能保证聚乙烯的粘接强度乂能使制品表血具冇良好的木质纹理;在“其它”--项中包含冇交联剂、増塑剂和偶联剂等。将PE2HD、PE2LD、AC发泡剂和其它助剂放入高速混合机高速混合5min后，再把木粉加入混合10min，在整个混料过程

5、中温度控制在80°C以下。混好后在常温下摊开冷却。挤岀实验中，双螺杆挤岀机主机螺杆转速控制在45r/min左右;进料螺杆转速为20r/min;主机真空度为-0.1MPa〜-0.15MPa。挤出工艺温度设定为:挤出机螺杆一区:180°C;螺杆二区:175°C;螺杆三区：175°C;螺杆四区：173°C;螺杆五区：173°C;螺杆六区：170°C;合流芯区：160°C;模头一区：175°C;模头二区：175°C。2结果与讨论2.1木粉的干燥与发泡的关系为了研究物料中木粉的干燥处理对挤出成型的彩响，我们按预定方案配混6种实验配方进行对比实验，其屮配方1〜4中的木粉是经过烘T•处理的，最终含水率约

6、为3%〜5%;而配方5〜6中的木粉未经干燥,含水率在10%以上。根据设定的挤出工艺参数进行了挤出实验，实验中有以下现彖:配方2、3中木粉经过烘干处理的，从挤出机里出来的板材塑化良好，发泡程度好，芯层呈絮状，泡孔均匀;表面结皮层光亮且硬度高，厚度在0.5mm〜0.8mni，容易牵引；制品密度约为0.63g/cm3;配方5、6中木粉耒I•燥的，挤出的过程有水汽逸出，板材发潮，芯部软呈浆状,泡孔小且大小不均;衣面结皮层薄，牵引易断;制品密度约为0.74g/cm3o从实验现彖分析,木粉里含冇的少量水分在物料挤出过程中，可以起到发泡剂的作用，主机螺筒中受热形成的水汽配合发泡剂所释放出的气体，使成型的

7、制品得到均匀的泡孔，提高了发泡程度，降低了制品的密度;而当木粉中含水分在10%以上时，受热形成的水汽不能及时排出，过多地混合于物料中，降低了物料的粘度，破坏了发泡剂所形成的均匀泡孔，使得制品泡孔大小不一，并在模头出口时仍有大量水汽逸出，影响了衣面结皮,牵引易断裂。通过该实验，我们得出了应对木粉进行干燥处理，利于挤出牵引、提高发泡程度和降低密度的结论。2.2木粉含量对发泡的影响按预定方案配混的六种实验配方，研究物料中木粉的