Material compuesto de madera y plástico reforzado

compuestos de madera y plástico Los compuestos de madera y plástico (WPC, por sus siglas en inglés) se fabrican principalmente a partir de fibras vegetales, como harina de madera y paja agrícola en polvo, combinadas con plásticos, mediante tecnologías de procesamiento avanzadas. Los productos resultantes son reciclables y reutilizables. En los últimos años, ante el creciente agotamiento de los recursos globales y la mayor concienciación sobre la protección del medio ambiente, los compuestos de madera y plástico han surgido como una nueva generación de materiales compuestos ecológicos, sostenibles y limpios. Como alternativa a la madera tradicional, que ahorra energía y es respetuosa con el medio ambiente, los WPC tienen amplias perspectivas de aplicación en el mercado.

Sin embargo, los componentes principales de los materiales derivados de la madera —celulosa, hemicelulosa y lignina— contienen una gran cantidad de grupos funcionales hidroxilo polares e hidroxilo fenólicos, lo que genera una fuerte polaridad química en la superficie de las fibras de madera. Por lo tanto, en el desarrollo de sistemas compuestos de fibra de madera y plástico, el principal desafío reside en lograr una buena compatibilidad interfacial y adhesión entre las fibras de madera hidrofílicas y polares y la matriz plástica hidrofóbica y no polar. Solo mediante la integración a nivel molecular entre las capas superficiales de las fibras de madera y los plásticos se pueden combinar eficazmente estos dos materiales intrínsecamente diferentes para formar un nuevo material compuesto con un rendimiento superior al de sus componentes individuales. Este tema ha sido durante mucho tiempo un foco principal de investigación.

Un modelo de reciente desarrollo Perfil compuesto de madera y plástico reforzado con fibra de vidrio larga y su método de preparación. Se pueden mejorar las propiedades mecánicas de los compuestos de madera y plástico (WPC) mediante la adición de fibras de vidrio largas. Si bien la incorporación de fibras de vidrio largas puede mejorar el rendimiento mecánico hasta cierto punto, el tratamiento superficial convencional aplicado a las fibras de vidrio es relativamente simple y tiene una eficacia limitada para mejorar la compatibilidad interfacial y la adhesión entre las fibras de madera hidrófilas y las matrices termoplásticas hidrófobas durante la fabricación de los WPC. Además, las fibras de vidrio largas proporcionan principalmente refuerzo longitudinal, lo que da lugar a propiedades anisotrópicas y una tendencia a la fractura longitudinal.

A Perfil compuesto de madera y plástico reforzado con fibra de vidrio de alta resistencia Se produce utilizando las siguientes materias primas en proporción de peso:
Entre 40 y 65 partes de residuos plásticos en escamas;
50–75 partes de harina de madera, aserrín y/o virutas de 40–120 mallas;
15–25 partes de salvado en polvo de 40–120 mallas;
De 8 a 15 partes de fibras de vidrio de 3 a 6 mm libres de álcalis y/o de álcali medio;
6–10 partes de polietileno injertado con anhídrido maleico;
3-4 partes de un agente de acoplamiento;
4-10 partes de estearato de zinc y/o cera de polietileno;
0,5–1 parte de UV-531;
0,5–1 parte de AT-168.

El agente de acoplamiento se selecciona entre uno o más agentes de acoplamiento de silano, aluminato o titanato, y la cantidad de polietileno injertado con anhídrido maleico es igual a la del agente de acoplamiento. Esta formulación aborda de manera fundamental los problemas que se presentan en la preparación convencional de compuestos de madera y plástico (WPC), como la escasa compatibilidad interfacial y la baja adhesión entre las fibras de madera hidrofílicas y las matrices termoplásticas hidrofóbicas, así como la mejora del rendimiento unidireccional.

En esta tecnología, se añaden fibras de vidrio tratadas con una solución mixta de agente de acoplamiento como agentes de refuerzo, lo que resulta en mejoras de rendimiento inesperadamente significativas en los perfiles de WPC. La compatibilidad interfacial y la fuerza de unión entre las fibras de madera y los plásticos se ven enormemente mejoradas, lo que permite que las fibras de vidrio se distribuyan uniformemente y refuercen el compuesto en múltiples direcciones. Esto da lugar a propiedades mecánicas isotrópicas y a una mejora sustancial en el rendimiento mecánico general.

El agente de acoplamiento no solo introduce grupos funcionales polares en la matriz, sino que también forma enlaces químicos con las fibras de vidrio, mejorando así la humectabilidad y las interacciones intermoleculares en la interfaz, lo que incrementa la fuerza de adhesión interfacial. Tras el tratamiento superficial con la solución mixta del agente de acoplamiento, se generan enlaces químicos y grupos funcionales activos en la superficie de la fibra de vidrio, lo que permite una unión química más fuerte entre la resina y las fibras de vidrio y una adhesión interfacial más eficaz. Esto potencia los efectos de impregnación y acoplamiento mutuos entre las fibras de vidrio y la matriz reforzada.

Durante el proceso de mezcla, las fibras de vidrio se dispersan en múltiples varillas de fibra de vidrio. La fricción entre estas varillas y las partículas de madera genera una gran cantidad de microfilamentos finos de fibra de madera. Estos microfilamentos se entrelazan con las varillas de fibra de vidrio para formar una estructura de red tridimensional hueca. Las partículas de madera y el polietileno de alta densidad llenan los huecos dentro de esta estructura, maximizando el efecto de refuerzo de las fibras de vidrio y demostrando el efecto sinérgico de los materiales compuestos. Esto mejora significativamente la dispersión del material, la compatibilidad interfacial y la unión entre las fibras de madera y la matriz plástica, lo que en última instancia resulta en una mejora notable de las propiedades mecánicas del material. madera-plástico perfiles compuestos.