在线客服:
       PVC 发泡制品
       PVC 异型材制品
       工程塑料制品
 
               您当前所在位置: > 网站首页 > 技术论坛
用于注塑成型的PP 木塑复合材料的研究
点击:472 日期:2018/10/16 15:50:20

        摘要: 系统地研究了基体树脂、木质纤维种类、相容剂、润滑体系以及加工工艺对注塑用聚丙烯( PP) 木塑复
合材料性能的影响; 并对该材料的发展应用前景作了展望。
        注射成型技术已被广泛用于木塑复合材料( WPC) 的成型,且随着注塑技术的发展和配方的改进,木塑制品的质量和一致性将日益改善,尽管已有很多关于聚丙烯( PP) 木塑复合材料注射成型的研究[1-4],但是其注塑制品还没有在市场上得到广泛应用。根据Principia 的统计,注射成型木塑制品的销售量在整个WPC 制品中( 不包括模压成型制品) 仅占3%。而Principia 预计,注射成型木塑制品在近两年内将以年均70%的增长速度向前发展,因此可用于注塑成型的木塑复合材料得到国内外的广泛关注。本文利用PP 树脂与木质纤维材料复合,较系统地研究了基体树脂、木质纤维种类、相容剂、润滑体系以及加工工艺对复合材料性能的影响。
1 实验部分
1. 1 原材料及其规格
        聚丙烯( PP) : BASELL EP540V,熔体质量流动速率( MFR) 为110 g /10min; 燕山石化7760 MFR
为60 g /10min; 燕山石化7726 的MFR 为28 g /10min; PP 接枝马来酸酐: 自制; 竹粉: 80 目,市售; 木粉: 80 目, 市售; 邻苯二甲酸二辛酯( DOP) : 市售; 其他助剂: 工业级,市售。
1. 2 仪器设备
        双螺杆挤出机: TE65,南京科亚公司; 塑料注塑机: HTF90W1,宁波海天塑机集团有限公司; 拉力试验机: LJ 系列,河北承德试验机总厂; 悬臂梁冲击试验机: XC-5. 5 型,承德精密试验机厂; 熔融指数仪: XRZ-400C,吉林大学科教仪器厂。
1. 3 制样及测试
        将PP、竹粉或木粉、相容剂及其他助剂的混合物先经双螺杆挤出机在165~185 ℃造粒,烘干后在注塑机上注塑试样,注塑温度170 ~ 195 ℃,注塑压力65MPa。试样放置24 h 后,拉伸强度与断裂伸长率按ISO 527 测试; 悬臂梁缺口冲击强度按ISO l80 测试;熔体质量流动速率( MFR) 按GB/T 3682—2000 进行测试; 弯曲性能按GB/T 9341—2000 进行测试。
2 结果与讨论
2. 1 基体树脂和增强粉体种类对材料MFR 的影响
        材料的熔体质量流动速率( MFR) 对WPC 的加工性能和力学性能有较大的影响,尤其对于大型注塑制件,流动性太差会导致较复杂的塑胶模具在成型时塑胶原料无法及时流动到边角等较远的区域,形成缺料。图1 为采用三种不同聚丙烯,30%木粉或竹粉填充材料的MFR。
        从图1 可以发现,不同PP 对填充材料流动性的影响很明显,填充材料的流动性随着PP 树脂流动性的增大而增大; 木粉或竹粉的加入,会降低材料的流动性,然而两种填充粉体对材料流动性的影响差异较大,相同份数的竹粉更有利于材料的流动性。


2.2 相容剂对材料力学性能的影响


        PP 接枝马来酸酐相容剂用量对30%竹粉填充复合材料的力学性能如图2 所示,从图2 可以看出,随着相容剂用量的增加,填充材料的拉伸强度呈逐渐增大趋势,当含量达到6 phr 以上时,趋于平稳,而缺口冲击强度呈现先增加后减小,最大值出现在添加6phr 时,再增加用量,缺口冲击强度反而减小。而弯曲强度和弯曲模量随着相容剂用量的增大,迅速增加,但弯曲强度增加较缓慢。加入相容剂,对竹粉填充聚丙烯材料有良好的界面改善。
2. 3 白油和DOP 对竹粉填充材料拉伸强度和冲击强度的影响
        竹粉很蓬松,若直接将聚丙烯与竹粉混合,会出现混合不均匀,造成填充材料的填充含量不稳定,从而影响材料的力学性能和加工性。为了提高加工过程中的可靠性和工艺性,通常在混合料加入挤出机前,将白油或邻苯二甲酸二辛酯( DOP) 添加到混合料中,然后混合均匀。图3 为白油和DOP 用量对30%竹粉填充复合材料拉伸强度和缺口冲击强度的影响。


        从图3 可见,白油添加量为1 phr 时,填充材料拉伸强度达到最大,此后随着白油添加量的增加,拉伸强度降低,而缺口冲击强度最大值在白油添加量为1. 5 phr 时出现,此后随着白油添加量的增加,缺口冲击强度迅速下降。DOP 添加量为0. 5 phr 时,填充材料缺口冲击强度达到最大,随着DOP 用量的增加,缺口冲击强度逐渐降低,而拉伸强度的最大值出现在DOP 用量为1 phr 时,此后随着DOP 用量的增加,拉伸强度逐渐降低。白油与DOP 相比,DOP 的加入,使得填充材料的力学性能下降较大,但是添加适量,不仅对力学性能有贡献,而且可以提升加工工艺性。
2. 4 润滑剂对30%竹粉填充复合材料注塑成型工艺性的影响
        PP 木塑复合材料,由于竹粉的加入,在注塑过程中脱模时,很容易黏膜,造成不良外观或制件拉伤。因此加入合适的润滑剂显得尤为重要。研究了两种体系的润滑剂对注塑过程中零件脱模的影响。聚乙烯( PE) 蜡和乙撑双硬脂酰胺( EBS) 混合体系,PE 蜡和硬脂酸( HSt) 混合体系,注塑356 mm×100mm×3 mm 的样板,具体配比及脱模难易程度见表1。


        从表1 可见,当PE 蜡︰ EBS 为1 ∶ 2 时,可以达到较好的脱模效果,但当EBS 的量增加,PE 蜡︰EBS 为1 ∶ 3 时,注塑样板表面出现喷霜现象; 采用PE 蜡︰ HSt 为1 ∶ 1 和1 ∶ 2 时,有较好的脱模效果,但当PE 蜡︰ HSt 为1 ︰ 3 时,同样出现喷霜现象。
3 结论
        1) 填充材料的流动性随着PP 基体树脂流动性的增大而增大; 木粉或竹粉的加入,会降低材料的流动性,然而两种填充粉体对材料流动性的影响差异较大,相同份数的竹粉更有利于材料的流动性。
        2) PP 接枝马来酸酐相容剂的加入,有利于提升PP 树脂与竹粉的界面结合力。添加量达到6 phr
时,力学性能达到均衡。
        3) 白油添加量为1 phr 时,填充材料拉伸强度达到最大,缺口冲击强度最大值在白油添加量为1. 5phr 时出现。DOP 添加量为0. 5 phr 时,填充材料缺口冲击强度达到最大,而拉伸强度的最大值出现在DOP 用量为1 phr 时,此后随着DOP 用量的增加,拉伸强度逐渐降低。白油与DOP 相比,DOP 的加入,使得填充材料的力学性能下降较大,但是添加适量,不仅对力学性能有贡献,而且可以提升加工工艺性。
        4) 当润滑剂体系PE 蜡︰ EBS 为1 ∶ 2 时,脱模效果较好; 当PE 蜡︰ HSt 为1 ∶ 1 和1 ∶ 2 时,脱模效果较好。
4 应用展望
        可注塑成型的PP 木塑复合材料应用广泛,目前已成功应用于瓶装牛奶周转箱,各种带木纹纹理的花盆,未来随着材料种类的进一步增多,有望应用于各种带木纹理的装饰件中。

[返回上页]
版权所有:绍兴市万维塑业有限公司
14761大香蕉视频