木塑复合材料添加剂的最新进展_木塑,材料,添加剂,进展
正确选择添加剂无论是对木塑复合材料固有性能的提高还是对加工性能的改善都是一个关键的因素。翘曲、开裂、污点问题有时会出现在材料的表面上，这时就需要添加剂的帮助。在复合材料挤出线上，要获得合适的挤出速度和光滑的表面从而避免所谓的边缘开裂也需要添加剂来一展身手。 目前，木塑复合材料的年产量已经达到13亿磅，年增长率达到20％。在家具装饰、栏杆、隔板、门板、窗框、露台板等产品上都大量使用了木塑复合材料。为此，添加剂供应商们都在挖空心思地寻找更好的添加剂或者开发新品种的添加剂，以使木塑复合材料具有更好的物理性能、更完美的外观质量以及更长的寿命。 在各种添加剂的选择中，交联剂、润滑剂、着色剂、化学发泡剂和杀菌剂对木塑复合材料的质量影响最大。而对于木塑复合材料专用添加剂来说，不同的基体树脂需要开发出专门的添加剂来满足复合材料制品性能或者加工性能的要求，因此，木塑复合材料添加剂种类繁多，选择正确的添加剂，对复合材料的生产至关重要。
交联剂的新选择 交联剂将木纤维和基体树脂键合到一起，提高了复合{TodayHot}材料的弯曲强度和刚性，同时也改善了抗开裂模量和弹性模量，这些都是在木材工业中衡量材料好坏的重要指标。交联剂也能提高材料的尺寸稳定性、抗冲击强度、光散射性能以及降低蠕变等，这对于栏杆、楼梯扶手、护栏等产品来说是非常重要的。对于用在装饰装修材料上的木塑复合材料，交联剂的主要作用是降低材料的吸水性，从而可以避免木纤维因吸水膨胀而引起的应力开裂现象的发生。 交联剂最主要的应用是在聚烯烃基木塑复合材料上。通过反应挤出，聚烯烃碳链骨架上接枝马来酸酐对树脂基体进行化学改性，这种化学改性克服了极性木纤维与非极性基体树脂之间的不相容性，从而使木纤维和基体树脂更好地融合在一起。通常这种接枝树脂的用量为1％~2％。最近，一项新的技术被开发出来，科研人员利用长链石蜡对木纤维/PVC进行改性，从而克服了采用接枝技术进行化学改性的困难。 Crompton公司最近开发出的Polybond 3029MP是一种添加了小粒径马来酸酐接枝HDPE的交联剂，具有良好的分散性能。据说，仅仅添加了2％该交联剂的木塑复合材料，其抗弯曲性能就提高了一倍，拉伸强度提高了60％。Crompton公司也同时推出了马来酸处理的PP，其交联性能更加优越，与马来酸酐的结合能力更强。使用这种添加剂获得的试验材料拥有更高的拉伸强度、抗冲击性能，受润滑剂的影响更小，并且吸水性也降低了40％。 Equistar化学公司推出了一系列马来酸酐接枝PE交联剂，这是专门为PE基木塑复合材料开发的交联剂。该公司宣称，采用这种添加剂，PE基木塑复合材料的静曲抗弯强度提高了50％，静曲弹性系数提高了20％。 杜邦公司的马来酸酐接枝的Fusabond MB-226D和MD-353D{HotTag}分别适用于PE基木塑复合材料和PP基木塑复合材料。试验表明，添加了MB-226D的HDPE基木塑复合材料的拉伸强度比未经交联的材料提高了200％~300％。目前，杜邦也在开发新的交联剂产品代替以功能性酸酐单体为主要原料的接枝型交联剂。 克来恩公司推出了两种增容剂。Cesa-mix 8611是一种功能型共聚物，应用在PE或PP基木塑复合材料上，而Cesa-mix 8468在提高PP基木塑复合材料表面性能方面具有更大的优势。克来恩公司最近正在研制适用于PVC基木塑复合材料的交联剂。和聚烯烃不同，木纤维和PVC都是极性的，但是木纤维表面具有的酸性会引起PVC树脂的降解，PVC降解产生的HCl将会对木纤维造成腐蚀。其中一种解决方案是在复合材料加工之前用稳定剂处理木纤维。Mark W15就是这样一种木纤维胶粒，该产品能够作为增容剂和热稳定剂使用，并能够显著改善材料的拉伸强度和弯曲强度。
润滑剂的重要性 润滑剂能够改善木塑复合材料的表面性能并且能够提高生产效率。木塑复合材料通常使用的润滑剂有乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)、硬脂酸锌、石蜡和氧化聚乙烯等。EBS和硬脂酸锌广泛应用于HDPE基木塑复合材料上，但是由于硬脂酸盐的存在将削弱马来酸酐的交联作用，交联剂和润滑剂的效率都会因此而下降，所以，更多新型的润滑剂相继被开发出来。 一般说来，木塑复合材料的润滑剂用量是普通塑料的2倍。对于木纤维含量在50％~60％的木塑复合材料而言，HDPE基材料的润滑剂用量为4％~5％，PP基材料润滑剂的用量为1％~2％，PVC基材料润滑剂的用量为5％~10％。 Struktol公司开发的TEP113是一种应用在聚烯烃基木塑复合材料上的润滑剂，这是一种新型的非硬脂酸盐润滑剂。而对于PVC基木塑复合材料而言，Struktol公司的TPW-012 和TR-251是非常适合的。 Lonza 公司也推出了性能更加优良的润滑剂以取代标准的EBS和硬脂酸锌体系。Glycolube WP-2200是一种不含硬脂酸盐的氨基润滑剂。据报道，它不但能够应用在HDPE木塑复合材料上，在PP基木塑复合材料以及PVC基木塑复合材料上也具有潜在的应用优势。试验表明，如果将该润滑剂添加到复合材料中进行挤出成型，其用量从4.5％减少到3％，而挤出效率却提高了2倍。 Cesa-process 9102是克来恩公司最新研制成功的一种专门用在聚烯烃基木塑复合材料的润滑剂，这是一种含有氟弹性体的产品。该公司的另外两种产品Cesa-process 8593 和 8633也应用在同一领域，只是使用范围略有不同。Cesa-process 8477则具有更高的润滑性，适合于聚烯烃基木塑复合材料的挤出和注射。 Ferro聚合物添加剂公司开发出了两种新的润滑剂系列。SXT 2000系列是硬脂酸盐和非硬脂酸盐的混合物，SXT 3000润滑体系则完全不含硬脂酸盐。尽管SXT 3000润滑体系的价格相对较高，但是该润滑体系的效率也极高。因此，在复合材料的挤出过程中，极低的润滑剂用量就能够获得良好的效果，从而使该产品具有较高的性价比。 Reedy国际公司也推出了三种专门用于发泡PVC基木塑复合材料的润滑剂。Safoam WSD即是基于此而开发出来的一种润滑剂和抗氧剂。该产品可以使PP和PVC基木塑复合材料的木粉含量在达到70％时，熔体仍然能够顺利地挤出。据称，Safoam WLB是一种独一无二的以HDPE蜡为主要原料的外部润滑剂，适用于PVC、PP、HDPE基木塑复合材料。它的用量非常低，而且这种润滑体系比传统的EBS /硬脂酸盐体系具有更好的润滑性。