Matériau composite bois-plastique renforcé

composites bois-plastique Les composites bois-plastique (WPC) sont principalement fabriqués à partir de fibres végétales, telles que la farine de bois et la poudre de paille agricole, combinées à des matières plastiques grâce à des technologies de transformation avancées. Les produits obtenus sont recyclables et réutilisables. Ces dernières années, face à la raréfaction croissante des ressources mondiales et à la prise de conscience accrue des enjeux environnementaux, les composites bois-plastique se sont imposés comme une nouvelle génération de matériaux composites écologiques et propres. Alternative écoénergétique et respectueuse de l'environnement au bois traditionnel, les WPC offrent de vastes perspectives d'application sur le marché.

Cependant, les principaux composants des matériaux à base de bois — la cellulose, l'hémicellulose et la lignine — contiennent un grand nombre de groupements fonctionnels hydroxyle polaires et phénoliques, ce qui confère une forte polarité chimique à la surface des fibres de bois. Par conséquent, lors du développement de systèmes composites bois-plastique, le principal défi consiste à obtenir une bonne compatibilité interfaciale et une adhésion optimale entre les fibres de bois hydrophiles et polaires et la matrice plastique hydrophobe et non polaire. Seule une intégration à l'échelle moléculaire entre les couches superficielles des fibres de bois et du plastique permet de combiner efficacement ces deux matériaux fondamentalement différents afin de former un nouveau matériau composite aux performances supérieures à celles de ses composants individuels. Cette problématique fait l'objet de recherches approfondies depuis longtemps.

Un nouveau développement Profilé composite bois-plastique renforcé de fibres de verre longues et sa méthode de préparation L'ajout de fibres de verre longues permet d'améliorer les propriétés mécaniques des composites bois-plastique (WPC). Bien que l'incorporation de ces fibres puisse améliorer les performances mécaniques dans une certaine mesure, le traitement de surface conventionnel appliqué reste relativement simple et d'une efficacité limitée pour améliorer la compatibilité interfaciale et l'adhérence entre les fibres de bois hydrophiles et les matrices thermoplastiques hydrophobes lors de la fabrication des WPC. De plus, les fibres de verre longues assurent principalement un renforcement longitudinal, ce qui engendre des propriétés anisotropes et une tendance à la rupture longitudinale.

UN profilé composite bois-plastique renforcé de fibres de verre haute résistance est produit à partir des matières premières suivantes, en proportions pondérales :
40 à 65 parties de déchets plastiques en flocons ;
50 à 75 parts de farine de bois, de sciure et/ou de copeaux de bois de 40 à 120 mesh ;
15 à 25 parts de poudre de son de 40 à 120 mesh ;
8 à 15 parties de fibres de verre sans alcali et/ou moyennement alcalines de 3 à 6 mm ;
6 à 10 parties de polyéthylène greffé à l'anhydride maléique ;
3 à 4 parties d'un agent de couplage ;
4 à 10 parties de stéarate de zinc et/ou de cire de polyéthylène ;
0,5 à 1 partie d'UV-531 ;
0,5–1 partie d'AT-168.

L'agent de couplage est choisi parmi les agents de couplage silane, aluminate ou titanate, et la quantité de polyéthylène greffé à l'anhydride maléique est égale à celle de l'agent de couplage. Cette formulation résout fondamentalement les problèmes rencontrés lors de la préparation conventionnelle des composites bois-plastique (WPC), tels que la faible compatibilité interfaciale et l'adhérence insuffisante entre les fibres de bois hydrophiles et les matrices thermoplastiques hydrophobes, et améliore les performances unidirectionnelles.

Cette technologie consiste à ajouter des fibres de verre traitées avec une solution mixte d'agent de couplage comme renforts, ce qui améliore considérablement les performances des profilés WPC. La compatibilité interfaciale et l'adhérence entre les fibres de bois et le plastique sont nettement renforcées, permettant une distribution uniforme des fibres de verre et un renforcement multidirectionnel du composite. Il en résulte des propriétés mécaniques isotropes et une amélioration significative des performances mécaniques globales.

L'agent de couplage introduit non seulement des groupements fonctionnels polaires dans la matrice, mais forme également des liaisons chimiques avec les fibres de verre, améliorant ainsi la mouillabilité et les interactions intermoléculaires à l'interface et, par conséquent, la résistance de l'adhérence interfaciale. Après traitement de surface avec la solution contenant l'agent de couplage, des liaisons chimiques et des groupements fonctionnels actifs se forment à la surface des fibres de verre, permettant une liaison chimique plus forte entre la résine et les fibres et une meilleure adhésion interfaciale. Ceci renforce l'imprégnation mutuelle et le couplage entre les fibres de verre et la matrice renforcée.

Lors du mélange, les fibres de verre se dispersent en de multiples bâtonnets. Le frottement entre ces bâtonnets et les particules de bois génère une multitude de microfilaments de fibres de bois. Ces microfilaments s'entrelacent avec les bâtonnets de fibres de verre pour former une structure de réseau tridimensionnelle creuse. Les particules de bois et le polyéthylène haute densité comblent les vides de cette structure, maximisant ainsi l'effet de renforcement des fibres de verre et démontrant l'effet synergique des matériaux composites. Ceci améliore significativement la dispersion des matériaux, la compatibilité interfaciale et l'adhérence entre les fibres de bois et la matrice plastique, aboutissant à une amélioration remarquable des propriétés mécaniques. bois-plastique Profils composites.