Армированный древесно-пластиковый композитный материал
Древесно-пластиковые композиты Древесно-пластиковые композиты (ДПК) в основном изготавливаются из растительных волокон, таких как древесная мука и порошок сельскохозяйственной соломы, в сочетании с пластиком с использованием передовых технологий обработки. Полученные продукты пригодны для вторичной переработки и повторного использования. В последние годы, в связи с истощением мировых ресурсов и ростом осведомленности о защите окружающей среды, древесно-пластиковые композиты стали новым поколением экологически чистых и безопасных композитных материалов. Являясь энергосберегающей и экологически безопасной альтернативой традиционной древесине, ДПК имеют широкие перспективы применения на рынке.
Однако основные компоненты древесных материалов — целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин — содержат большое количество полярных гидроксильных и фенольных гидроксильных функциональных групп, что приводит к сильной химической полярности на поверхности древесных волокон. Поэтому при разработке композитных систем из древесных волокон и пластика ключевая задача заключается в достижении хорошей межфазной совместимости и адгезии между гидрофильными, полярными древесными волокнами и гидрофобной, неполярной пластиковой матрицей. Только обеспечив интеграцию на молекулярном уровне между поверхностными слоями древесных волокон и пластика, эти два принципиально разных материала могут быть эффективно объединены для образования нового композитного материала с превосходными характеристиками по сравнению с отдельными компонентами. Эта проблема уже давно является одним из основных направлений исследований.
недавно разработанный Профиль из древесно-пластикового композита, армированного длинными стекловолокнами, и способ его изготовления. Улучшение механических свойств древесно-полимерных композитов достигается за счет добавления длинных стекловолокон. Хотя включение длинных стекловолокон может в некоторой степени улучшить механические характеристики, традиционная обработка поверхности стекловолокон относительно проста и имеет ограниченную эффективность в улучшении межфазной совместимости и адгезии между гидрофильными древесными волокнами и гидрофобными термопластичными матрицами в процессе изготовления древесно-полимерных композитов. Кроме того, длинные стекловолокна в основном обеспечивают продольное армирование, что приводит к анизотропным свойствам и склонности к продольному разрушению.
А высокопрочный стекловолоконный древесно-пластиковый композитный профиль Производится с использованием следующих сырьевых материалов в весовых пропорциях:
40–65 частей хлопьевидных отходов пластмассы;
50–75 частей древесной муки, опилок и/или стружки с размером частиц 40–120 меш;
15–25 частей порошка отрубей размером 40–120 меш;
8–15 частей бесщелочного и/или среднещелочного стекловолокна диаметром 3–6 мм;
6–10 частей полиэтилена, привитого малеиновым ангидридом;
3–4 части связующего агента;
4–10 частей стеарата цинка и/или полиэтиленового воска;
0,5–1 часть UV-531;
0,5–1 часть АТ-168.
В качестве связующего агента выбирают один или несколько из следующих типов: силановые, алюминатные или титанатные связующие агенты, а количество полиэтилена, модифицированного малеиновым ангидридом, равно количеству связующего агента. Данная рецептура принципиально решает проблемы, возникающие при традиционном изготовлении древесно-полимерных композитов, такие как плохая межфазная совместимость и адгезия между гидрофильными древесными волокнами и гидрофобными термопластичными матрицами, а также обеспечивает повышение эксплуатационных характеристик в однонаправленном режиме.
В этой технологии в качестве армирующих агентов добавляются стекловолокна, обработанные смешанным раствором связующего агента, что приводит к неожиданно значительному улучшению характеристик профилей из древесно-полимерных композитов. Значительно повышается межфазная совместимость и прочность сцепления между древесными волокнами и пластиком, что позволяет равномерно распределять стекловолокна и армировать композит в нескольких направлениях. Это приводит к изотропным механическим свойствам и существенному улучшению общих механических характеристик.
Связующее вещество не только вводит полярные функциональные группы в матрицу, но и образует химические связи со стекловолокном, дополнительно улучшая смачиваемость и межмолекулярные взаимодействия на границе раздела фаз, тем самым увеличивая прочность межфазного сцепления. После обработки поверхности смешанным раствором связующего вещества на поверхности стекловолокна образуются химические связи и активные функциональные группы, что обеспечивает более прочную химическую связь между смолой и стекловолокном и более эффективную межфазную адгезию. Это усиливает взаимное пропитывание и эффект сцепления между стекловолокном и армирующей матрицей.
В процессе смешивания стекловолокно диспергируется в виде множества стержней. Трение между этими стержнями и частицами древесины генерирует большое количество тонких микроволокон древесины. Эти микроволокна переплетаются со стержнями стекловолокна, образуя полую трехмерную сетевую структуру. Частицы древесины и полиэтилен высокой плотности заполняют пустоты в этой структуре, максимально усиливая упрочняющий эффект стекловолокна и демонстрируя синергетический эффект композитных материалов. Это значительно улучшает дисперсию материала, межфазную совместимость и сцепление между древесными волокнами и пластиковой матрицей, что в конечном итоге приводит к заметному улучшению механических свойств. дерево-пластик составные профили.