如何提高木塑復(fù)合材料的使用壽命
 影響復(fù)合材料的使用壽命與原材料，產(chǎn)品抗環(huán)境能力，生產(chǎn)工藝等有關(guān)。
 一：木塑復(fù)合材料的吸水性。 
木塑復(fù)合材料(WPC)是近年來(lái)興起的一類綠色環(huán)保材料，生產(chǎn)木塑復(fù)合材料的主要原料是農(nóng)林廢棄物(木粉、竹粉、糠粉等植物纖維)和廢舊塑料PE/PP,  用作天然木材的替代品， 由于植物纖維存在著高吸水性的缺點(diǎn)，如何降低木塑復(fù)合材料的吸水率已經(jīng)成為一個(gè)非常重要的技術(shù)問題。在此介紹了木塑復(fù)合材料吸水的原因、危害以及吸水率的影響因素。 
  1 WPC吸水的原因 ：    
 木塑復(fù)合材料的主要原料是農(nóng)林廢棄物，其主要成份為植物纖維。植物纖維主要由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素組成，其中纖維素含量較多，纖維素大分子的重復(fù)單元每一個(gè)基環(huán)內(nèi)含有3個(gè)羥基，使纖維素具有很高的吸水性。另外，纖維素是由結(jié)晶區(qū)和無(wú)定型區(qū)交錯(cuò)聯(lián)結(jié)而成的二相體系，其中還有許多的空隙系統(tǒng)，這增強(qiáng)了纖維素的吸水性。半纖維素是由多糖基組成的一種聚合物，同樣含有較多的羥基而易吸水，此外，半纖維素不能形成結(jié)晶區(qū)，水分子容易進(jìn)入，吸水性比纖維素還要高。木質(zhì)素也含有極性基團(tuán)，因此也具有一定的吸水性，但由于天然木質(zhì)素的分子量很大，親水性基團(tuán)相對(duì)于纖維素較少，所以吸水率稍低。     
 木塑復(fù)合材料中填充大量的植物纖維，不可避免地具有一定的吸水性。雖然木塑復(fù)合材料中的植物纖維已被塑料所包覆，而且在生產(chǎn)過程中植物纖維表面的部分羥基已與某些偶聯(lián)劑或相容劑作用而酯化或醚化。因此，木塑復(fù)合材料的吸水率遠(yuǎn)低于木材的吸水率。研究表明，木塑復(fù)合材料長(zhǎng)時(shí)間地浸水后的吸水率并不低，尤其是聚烯烴木塑復(fù)合材料主要是作為木材替代品用于戶外建筑和戶外裝飾，長(zhǎng)期暴露在自然環(huán)境中，更加劇了木塑復(fù)合材料的吸水。
 2 WPC吸水的危害 
a,力學(xué)性能：木塑復(fù)合材料吸收水后導(dǎo)致其性能降低的原因是多方面的。吸收的水分子會(huì)顯著降低了植物纖維的力學(xué)強(qiáng)度，且植物纖維會(huì)發(fā)生膨脹，并使周圍的塑料基體產(chǎn)生微小裂紋，這些微小裂紋又加劇了木塑復(fù)合材料的吸水，使得應(yīng)力傳遞效率大大降低，結(jié)果使木塑復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度降低、耐凍融性能變差。  
 木塑復(fù)合材料吸水后，進(jìn)入木塑復(fù)合材料中的自由水可以與植物纖維產(chǎn)生分子間氫鍵，導(dǎo)致木/塑界面親和性進(jìn)一步降低，而且這些自由水還會(huì)溶解植物纖維中的某些可溶性物質(zhì)，改變了木與塑界面相容情況，結(jié)果也降低了木塑復(fù)合材料的強(qiáng)度。    
  木粉含量為50%，MAPE含量為8%的木塑復(fù)合材料，在室溫下浸水40d后可使材料的拉伸強(qiáng)度下降20%，彎曲強(qiáng)度下降13%，沖擊強(qiáng)度下降8%。    
   木塑復(fù)合材料吸水后，模量也顯著降低。木纖維含量為40%的HDPE基木塑復(fù)合材料在水中浸泡2000h后，拉伸模量下降了39%；木粉含量為65 %HDPE基木塑復(fù)合材料在飽和吸水狀態(tài)下，拉伸模量損失了40%。木纖維含量為30%的HDPE基木塑復(fù)合材料在沸水煮50h后，彎曲模量下降了約25%；木纖維含量為40%的PP基木塑復(fù)合材料在水中浸泡2000h后，彎曲模量損失了39%。      
b,變形：木塑復(fù)合材料吸水后會(huì)發(fā)生顯著變形。這是因?yàn)橹参锢w維吸水后膨脹對(duì)周圍的塑料基體施加了作用力，在這一作用力下，塑料基體大分子鏈容易產(chǎn)生分子松弛蠕變，因而易導(dǎo)致木塑復(fù)合材料發(fā)生變形。水份存在破壞了木/塑界面，結(jié)果會(huì)使塑料分子的松弛更容易發(fā)生，因此隨著水份量的增加，木塑復(fù)合材料在恒外力作用下的總變形顯著增加，撤去恒外力后，木塑復(fù)合材料的*變形也顯著增加。       
  由于吸水作用使植物纖維膨脹，還會(huì)使木塑復(fù)合材料的尺寸發(fā)生變化，加劇其變形。隨著浸水時(shí)間的延長(zhǎng)，木塑復(fù)合材料的厚度膨脹逐漸增加，而且膨脹的厚度與植物纖維含量直接相關(guān)。
C，材料霉變：
 木塑復(fù)合材料的真菌腐蝕問題。木塑復(fù)合材料由于填充了大量的植物纖維，雖然植物纖維被塑料包覆以及被偶聯(lián)劑或相容劑所作用，因而沒有純植物纖維那么容易被霉腐真菌(霉菌以及木腐真菌)等感染，但吸水率到一定含量可為真菌提供良好的生存環(huán)境，造成木塑復(fù)合材料霉變，甚至腐爛，大大縮短其使用壽命。同時(shí)，霉變會(huì)使木塑復(fù)合材料表面產(chǎn)生肉眼可見的霉菌斑點(diǎn)，影響其美觀。 
  3影響WPC吸水率的因素
 a,界面相容性
 如上所述，木塑復(fù)合材料吸水的根本原因是植物纖維含有極性的羥基，因此，木塑復(fù)合材料中植物纖維的羥基與某些基團(tuán)反應(yīng)后降低極性、良好的界面相容性、減少植物纖維在木塑復(fù)合材料中的含量等因素均會(huì)影響到木塑復(fù)合材料的吸水率。   如果纖維與塑料基體之間能夠產(chǎn)生親和性，可以降低木塑復(fù)合材料的吸水性，界面親和性越好，吸水率越低。用5%MAPP改性的木塑復(fù)合材料的吸水率比未改性的低約2%，如用較高接枝率MAPP改性的木塑復(fù)合材料具有較低的吸水率。    
 采用不同的偶聯(lián)劑改性的木塑復(fù)合材料，其吸水率不同。采用馬來(lái)酸酐改性的木塑復(fù)合材料吸水率低于硅烷和鈦酸酯，原因是前者的改性效果較好，能更好地封閉植物纖維的羥基，使木/塑界面相容性優(yōu)于后兩者。      
 在相同的木粉含量下，馬來(lái)酸酐越高與植物纖維作用的越多，木塑復(fù)合材料的吸水率越低。MAPE含量為30%、木粉含量為70%的木塑復(fù)合材料，其吸水率可與MAPE含量為8%、塑料含量為42%、木粉含量50%的木塑復(fù)合材料的吸水率相當(dāng)。這表明，木塑復(fù)合材料的吸水率并不是簡(jiǎn)單地與植物纖維的含量成正比，其界面作用情況具有重大影響，植物纖維填充很高的木塑復(fù)合材料，如果具有較好的界面相容性，其吸水率可以低于較低植物纖維含量的木塑復(fù)合材料。
 a,木粉含量
 木粉含量對(duì)吸水率的影響，在木粉處理技術(shù)相同的條件下，木粉含量越高，木塑復(fù)合材料的吸水率越高，原因是在相同的制備技術(shù)條件下，木粉越多，其表面羥基越多，結(jié)果導(dǎo)致木粉含量越高，木塑復(fù)合材料的吸水率越高；木塑復(fù)合材料的吸水率要遠(yuǎn)小于木材，吸水速度比木材大大減緩。    
   復(fù)合材料中的吸水率與植物纖維中纖維素的含量有關(guān)，植物纖維含量增加，纖維素的含量也就相應(yīng)增加，木塑復(fù)合材料的吸水率也就增加。也就是說(shuō)，木塑復(fù)合材料的吸水主要是纖維素的吸水。
 C,水溫對(duì)木塑復(fù)合材料的吸水率具有很大影響。水溫越高，木塑復(fù)合材料吸水達(dá)到飽和所需要的時(shí)間越短。
 d,成型方法
  成型方法對(duì)木塑復(fù)合材料的吸水率存在著一定的影響。采用傳遞模塑這一新型方法制備木塑復(fù)合材料，與壓制成型相比具有較低的吸水率。原因是傳遞模塑比壓制成型具有更好的木/塑界面親和性和更少的空隙率。       
   相同的配方制備木塑復(fù)合材料，擠出成型的材料吸水率高，壓制成型次之，注塑成型較小，原因是壓制和注塑成型的材料質(zhì)地比較致密。此外，采用壓制成型和注塑成型的木塑復(fù)合材料，其表面塑料含量較高，孔隙較少，因而吸水率較低。
 e,纖維種類
   不同纖維的木塑復(fù)合材料的較終吸水率各不相同，可能的原因是纖維的成分不同，基本化學(xué)成分(纖維素、半纖維素、木質(zhì)素)的種類和比例不同會(huì)影響纖維的吸水性能。
 以上是關(guān)于PP/PE木塑的吸水性，PVC木塑的吸水基本如上面差不多好在pvc木塑制品用于室內(nèi)較多，但也有用于室外的如花箱，護(hù)欄及相關(guān)戶外裝飾等，pvc木塑有發(fā)泡和不發(fā)泡兩種，發(fā)泡的木粉的添加量比不發(fā)泡的量要少得多，不發(fā)泡的也有木粉的添加量是樹脂的兩倍的，所以pvc木塑復(fù)合材料的吸水性同樣要引起我們的高度重視。
 4 如何降低木塑復(fù)合材料的吸水率除上所述外還包含以下幾點(diǎn)。
 a 加工過程中木粉水分的排除，盡可能木粉的含水率控制在1%以下，這樣對(duì)生產(chǎn)的穩(wěn)定和產(chǎn)品致密性都有提高。對(duì)于PP/PE/pvc木塑不發(fā)泡制品，水的存在還會(huì)起到發(fā)泡劑的作用這樣產(chǎn)品的致密性更會(huì)受到影晌，這樣提高了制品的吸水率和降低力學(xué)性能也給真菌的生長(zhǎng)提供了土壤。    
 b設(shè)備和生產(chǎn)工藝的選擇，設(shè)備（擠出機(jī)和模具）的選擇很重要對(duì)于雙螺桿來(lái)說(shuō)螺桿結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，如何保證物料良好的塑化。模具壓縮比和流道設(shè)計(jì)有利于提高制品的致密性和尺寸穩(wěn)定性。    
 c木粉的目數(shù)大小和木粉基材的選擇及木粉的偶聯(lián)處理（如何提高木粉與樹脂的相容性）及木粉與無(wú)機(jī)填料的合理搭配及合理的添加量等。    
  d木塑生產(chǎn)離不開潤(rùn)滑劑，潤(rùn)滑劑的好壞及潤(rùn)滑劑與潤(rùn)滑劑之間的種類與用量的搭配是保證正常生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。如潤(rùn)滑劑的種類、質(zhì)量的好壞、熔點(diǎn)的高低，酸值的高低、分子量的大小、液態(tài)與固態(tài)等。國(guó)內(nèi)用于PP/PE木塑基本以硬脂酸、石蠟、PE蠟、硬脂酸鹽搭配使用。潤(rùn)滑劑的熔點(diǎn)在50-60度左右，其中硬脂酸，石蠟，不好的PE蠟都會(huì)影晌到產(chǎn)品的熱變形且會(huì)溶解于樹脂中而降低纖維的浸潤(rùn)效果。這樣一來(lái)就會(huì)影晌到木粉和無(wú)機(jī)填料與樹脂的相容和偶聯(lián)，且降低產(chǎn)品力學(xué)性能。
 雅旸復(fù)合材料科技有限公司研發(fā)的PA系列潤(rùn)滑劑是以胺基類復(fù)合物和馬來(lái)酸酐接枝復(fù)合物按相應(yīng)比例組成的PP/PE木塑專用助劑，馬來(lái)酸酐接枝復(fù)合物不會(huì)溶解于樹脂中且對(duì)木粉和無(wú)機(jī)填料具有較強(qiáng)的偶聯(lián)作用，這樣大大提高了木粉和無(wú)機(jī)填料與樹脂的相容性，降低了復(fù)合材料的吸水率，復(fù)合材料的力學(xué)性能不但不降低反而有所提高。具添加量小，適用于PP/PE木塑擠出，注塑，模壓等工藝，且具有分散，潤(rùn)滑，偶聯(lián)，相容多功能性。
 二、復(fù)合材料的耐候性。      
  1、復(fù)合材料的耐候性的好壞對(duì)于材料的使用壽命和外觀影晌很大。     
 2、影響木塑復(fù)合材料的耐候性的因素有客觀因素（外界環(huán)境如紫外線、水、氧氣、酸、堿、溫度等）和復(fù)合材料中的添加劑（色粉、潤(rùn)滑劑、穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑等）客觀因素是沒辦法解決的，只有在選材上盡量不要添加或少加影晌木塑復(fù)合材料耐候的助劑。
 
  3、如何提高木塑復(fù)合材料的耐候性。     除了2中提到的影晌耐候性的添加劑少加或不加外還需添加提高復(fù)合材料耐候性的助劑如抗氧劑、紫外線吸收劑等。但是也很難達(dá)到使用要求，為此采用共擠工藝在復(fù)合材料表面共擠0.1mm厚左右的耐候性好的材料如ASA，但PP/PE木塑共擠較難PVC木塑是可以的。
 三、潤(rùn)滑劑的選擇。潤(rùn)滑劑上面已做了一些講述，下面做一些補(bǔ)充。潤(rùn)滑劑的好壞會(huì)影晌木塑復(fù)合材料的以下性能。   
 1、制品的表觀變差（潤(rùn)滑劑析出表面出現(xiàn)斑點(diǎn)、變色等）。  
 2、制品的維卡下降也就是制品變形：一旦制品在使用過程中出現(xiàn)變形就會(huì)影晌產(chǎn)品外觀、力學(xué)性能、耐候性下降、吸水率提高、真菌更易產(chǎn)生等。
 3、尺寸的穩(wěn)定性。    
 4、對(duì)于PVC木塑而言除了潤(rùn)滑劑會(huì)影晌制品的相關(guān)性能外還與以下添加劑有關(guān)：增塑劑有利于生產(chǎn)加工但會(huì)降低產(chǎn)品的維卡。增韌劑CPE 有利于提高產(chǎn)品的韌性但會(huì)降低材料的強(qiáng)度、剛性和模量。CPE會(huì)導(dǎo)致材料的熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性下降，耐候性變差。雅旸科技有限公司研發(fā)的增韌劑PA-48在增韌PVC的同時(shí)熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性得以大幅度提高，較大地改善PVC制品耐侯性。同等用量PA-48的PVC制品比用 CPE的PVC制品在拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、常溫沖擊、低溫沖擊、彈性模量等機(jī)械性能方面要高30-40%。
  雅旸科技有限公司為客戶提供的PVC木塑配方技術(shù)在潤(rùn)滑劑和添加劑的選擇上：    
 a,硬脂酸在100公斤樹脂中較大添加量在0.2公斤左右，絕不加石蠟。  
 b,不加少加DOP和大豆油。   
 c,不加CPE或類似于CPE的彈性體增韌劑。   
 d,發(fā)泡劑以本司的強(qiáng)效發(fā)泡劑CCR-10為主添加發(fā)泡劑總量的20-40%的CCR-20的搭配體系基本不會(huì)有發(fā)泡劑殘留于產(chǎn)品中可提高產(chǎn)品表面剛性和對(duì)產(chǎn)品的耐候性影晌相當(dāng)小。CCR-10是我司經(jīng)過多年努力應(yīng)用于對(duì)熱變形，耐候性，環(huán)保性等要求較高的片材，型材，管材而開發(fā)的一支改性發(fā)泡劑，發(fā)氣量略小CCR-20,但分解完全，對(duì)提高制品的剛性，維卡均有幫助。其分解速度慢使擠出物離開模頭時(shí)表面很快冷卻，有助于形成密實(shí)表面的泡孔結(jié)構(gòu)是，適用于賽盧卡和結(jié)皮發(fā)泡。所以生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品具有：產(chǎn)品在使用過程中變形小很小，產(chǎn)品強(qiáng)度好，模量高，耐候性好。

昆山雅煬復(fù)合材料科技有限公司是一家致力于塑料，木塑復(fù)合材料工藝配方，助劑研發(fā)與銷售，技術(shù)服務(wù)于一體的高科技企業(yè)。公司位于中國(guó)*縣**的江蘇昆山. 
公司多次參加中國(guó)木塑行業(yè)協(xié)會(huì)主辦的木塑研討會(huì)和年會(huì)，多次參與木塑復(fù)合材料的技術(shù)研發(fā)工作。
公司主營(yíng)業(yè)務(wù)有：一、致力于塑料、木塑制品工藝配方，助劑研發(fā)與銷售 。主要產(chǎn)品有：增韌劑；各種樹脂用發(fā)泡劑；電線電纜**潤(rùn)滑改性劑；PVC型材、管件、管材、片材**潤(rùn)滑劑；穩(wěn)定劑；偶聯(lián)增韌相容劑；開口劑；分散劑；加工改性劑及相關(guān)功能助劑。為PVC，PP，PE，PS，ABS等木塑復(fù)合材料而開發(fā)的木塑助劑--經(jīng)過眾多廠家的使用證明，其連續(xù)生產(chǎn)穩(wěn)定性好，可大幅提高產(chǎn)能，為客戶降低成本，提升效益.特別是公司*的用于PP/PE木塑擠出注塑的分散潤(rùn)滑偶聯(lián)劑PA-02具有成本低，吸水率低，力學(xué)性能和產(chǎn)能高等優(yōu)點(diǎn)PP/PE木塑一步法于2011年四月研發(fā)成功，現(xiàn)有多家企業(yè)在生產(chǎn)，一步法比二步法每噸節(jié)約成本350元左右。
二、為塑料制品企業(yè)、木塑制品企業(yè)提供配方、工藝、技術(shù)服務(wù)支持。可為客戶設(shè)計(jì)少見配方。本公司擁有一批專業(yè)技術(shù)人材，從原料的選擇，配方設(shè)計(jì)，混料工藝，填料的處理，造粒，成型工藝，及不同材料和不同產(chǎn)品在不同的外界環(huán)境下如何做出工藝調(diào)整才能保證正常的生產(chǎn)與品質(zhì)，對(duì)模具，設(shè)備的相關(guān)性能積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論經(jīng)驗(yàn)。
三、為相關(guān)投資客戶提供設(shè)備，模具，原材料采購(gòu)，生產(chǎn)技術(shù)指導(dǎo)和人員培訓(xùn)一條龍的技術(shù)服務(wù)。
公司將一慣秉承，“服務(wù)社會(huì)，立足客戶，客戶的成功就是我們的成功”為宗旨的經(jīng)營(yíng)理念來(lái)為客戶服務(wù)，與**和客戶一起努力創(chuàng)造財(cái)富，回報(bào)社會(huì)。注冊(cè)資金:人民幣50.00萬(wàn)