随着人们环保意识的提高和国家对环保经济、循环经济的倡导,一种新型绿色环保、可再生利用的新材料??木塑复合材料已越来越被人们重视。
本文采用双螺杆造粒、双螺杆挤出成型法生产木塑复合材料,在产品配方、工艺上作了大量的试验工作,产品性能有了很大提高。由于PE木塑复合材料中木粉与稻壳粉的总含量在60%以上,为了防止物料熔体强度的降低和木粉在料筒中因停留时间较长而烧焦,在配方中加人了一定量的润滑剂,润滑体系的好坏直接会影响加工性能和材料的物理性能。本文主要介绍PE木塑复合材料配方中润滑剂的种类和用量对材料的物理性能和加工性能的影响。
1试验部分1.1试验原料木粉:细度60目,普通的硬木(槐树、杨树等),水份3%以下。PE料:5000S,兰州石化,熔体流动速率为073g/min(190,2.16kg)。硬脂酸:上海延安油脂厂。白油:工业用15.聚乙烯蜡、-),男,毕业于上海同济大学材料学院,博士,教授,从事篼分子材料研究工作。
硬脂酸锌:上海延安油脂厂。复合润滑剂:pka- 100,美国Honeywell公司。相容剂:马来酸酐接枝聚丙烯,上海日之升新材料有限公司。其它材料:如滑石粉等,市售。
1.2试验设备混料设备:高速混合、冷却机组(张家港白熊机械厂)。造粒、挤出设备:锥形双螺杆挤出机(上海金纬挤出机公司)。检测设备:Brabender流变仪、融体流动速率仪(吉林大学科教仪器厂)、电子万能试验机(深圳市新三思计量技术有限公司)、简支梁冲击)。
物料的成型一般都在熔融流动状态下进行,因此加工的物料要求有一定的流动性。流动性过小,润滑状况工艺参数制品外观质量润晷不ffi有光泽,但不细W量光滑酬腻M甚扭矩减小且波动,电流减小壬尊逐且波动,熔体压力减小备注:工艺参数的变化是在嫘杆转数增大的情况下表现出的挤出成型困难,流动性过大,则产生的挤出压力过小,制品强度不足且成型不完整。整个物料体系的流变性对挤出加工过程和制品的力学性能有着较大的影响。表3列出了3个试验配方在相同的工艺温度、螺杆转数条件下其主机电流、熔体压力的变化。
表3 3个试验配方在相同的工艺度、蠼杆转数条件下其电流、熔体压力的变化试验配方主机电流/A熔体压力/MPa挤出线速度/(m/min)制品外观配方1表面有部分裂纹配方2表面较光滑配方3表面较光滑由表3可知,在相同的工艺温度、螺杆转数条件下,配方2的挤出机电机电流和熔体压力最小,配方3次之,配方1最大且有波动;配方2、3的挤出产品表面较光滑,配方1的表面有部分裂纹。产品外观说明,只有润滑剂用量在2%左右时才能获得表面较光滑的制品。比较3种配方的挤出线速度,发现配方3最大,相对配方1和2提高约50%.由于双螺杆挤出机的正向输送效应,体积挤出量仅仅与螺杆转速有关,因此挤出线速度的不同将与挤出物的壁厚有关,后者又与出口膨胀和牵引速度有关。对于相同的口模,若挤出体积流量相同,则熔体压力越大,意味着其熔体粘度也越大。用Bra-bendei扭矩流变仪测定了3个配方的粒料流变参数,结果见表4.表43个试验配方木塑造粒料的流变特征参数试验配方平衡时间/s平衡扭矩/(N.m)配方1配方2配方3平衡时间反映了物料熔化的快慢,即塑化时间的长短。平衡时间小,表明塑化时间短,容易塑化。
平衡扭矩反映了熔融物料表观粘度的大小,即物料的流动性能,平衡扭矩小,表明流动性好。由表4可知,配方3的塑化时间短,平衡扭矩比较适中,说明配方3容易塑化且具有较好的流动性。配方2塑化较慢,平衡扭矩却很小,润滑稍微有些过度。3种配方的平衡扭矩大小的次序与挤出机电流大小的次序一致,说明扭矩流变仪试验能很好地反映材料的挤出加工性能。由表4数据结合表3挤出产品的情况分析,物料塑化较快,并保持较高挤出压力,将使熔体质量更均匀,从而更有利于PE木塑产品的挤出。
2.2润滑剂调整对PE木塑制品物理力学性能的彩响*对试验挤出的木塑制品进行了力学性能测试,表5列出了润滑剂调整对PE木塑制品力学性能的影响。由表5可知,3个试验配方力学性能没有明显的差别。
表53个试验配方挤出的木塑产品的力学性能比较试验号拉伸强度/MPa弯曲强度/MPa冲击强度弹性模量/MPa配方1配方2配方3 3结论在PE木塑材料中,当木粉掺量达到60%时,润滑剂用量须达到约2%才能顺利挤出。
润滑剂用量为2%时,使用自配润滑剂和Opka-100润滑剂,产品的物理力学性能没有明显区别,但使用Opka-100润滑剂具有更大的挤出线速度和更好的制品外观质量。
作者:佚名 来源:中国润滑油网