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Analysis on Molding Process of New Wood-plastic Composites
郜一帆 GAO Yi-fan
（西北工业大学，西安 710072）
（Northwestern Polytechnical University，Xi'an 710072，China）
摘要：本文简略阐述了木塑复合材料的应用优势，从挤出成型工艺、热压成型工艺以及注射成型工艺三方面内容着手，分析了新型木塑复合材料成型工艺，并针对其未来新型木塑复合材料成型工艺的发展趋势展开了研究，旨在为相关人员提供借鉴意义。
Abstract: This paper briefly expounds the application advantages of wood-plastic composites, analyzes the molding process of new wood-plastic composites from three aspects of extrusion molding process, hot pressing molding process and injection molding process, and studies the development trend of new wood-plastic composites molding process in the future, aiming at providing reference for relevant personnel.
关键词：木塑复合材料；成型工艺；力学性能
Key words: wood-plastic composite；molding process；mechanical properties
中图分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2021）01-0188-02
0 引言
木塑复合材料本身有着一定的绿色环保性能，而且其还具备可再生利用的特点，该材料的应用能够充分同当下倡导循环经济的时代背景相适应，基于此，有必要对其成型工艺展开深层次的探索，进而推动其成型工艺的创新发展。
1 木塑复合材料的应用优势
木塑复合材料在实际应用的过程中能够体现出其本身所具有的多方面优势。
其一，其有着方便进行加工的特点，在木塑复合材料当中包含着一定的纤维以及聚酯，所以其基本加工性能同木材类似，采用相应的木工工具便能够高效完成对其的刨、钉、锯等工作，与此同时，相比其它合成材料来说，木塑复合材料有着相对较强的握钉力。
其二，木塑复合材料有着较好的耐用性以及强度，与此同时，其本身所含有的木质纤维在经过树脂固化之后可以获得更强的物理机械性能，其抗冲击以及抗压能力同硬木相似，而且还有着比普通的木质材料更优的耐用性。
其三，便在于其较强的耐水、耐腐蚀性。采用木塑复合材料所制作的产品可以起到耐水、耐腐蚀以及抗强酸碱的效果，与此同时，其在应用过程中不会轻易出现细菌繁殖的问题，能够有效降低其被虫蛀的可能性。
其四，木塑复合材料有着较强的可调整性，工作人员可以采用在其中加入不同助剂的方式，使得聚酯产生改性、固化、发泡以及聚合等变化，这样一来便能够起到对其实际强度以及密度等特性进行优化完善的效果，切实保证能够同当下阻燃、抗老化等特殊要求相适应。
其五，该材料本身有着较为广泛的原材料来源，木塑复合材料中只包含着少量的助剂，而绝大部分的原料都是木质纤维以及聚酯，具有着成本较低以及来源广泛的优势。
2 新型木塑复合材料成型工艺研究
2.1 挤出成型工艺
木塑复合材料包含着多种成型工艺，其中在不同成型工艺的运用过程中都存在差异性，而且对于材料成型的效果也有着不同的影响。挤出成型工艺有着简单易操作、效率高以及加工周期较短等多方面优势，所以在实践过程中得到了较为广泛的应用。具体来看，其实际应用有一步法和多步法之分。
一步法主要指的是，针对木塑复合材料所进行的配混、脱挥以及制品挤出工作会在同一设备或者是同一组设备当中连续进行。在实际应用一步法进行成型的过程中一旦出现脱水以及脱挥效果差的问题便会在极大程度上减小其力学性能，与此同时，一步法对于制品的结构有着相对较高的要求，其结构上不能够具有复杂性。因此，工作人员在运用一步法展开加工操作的经常会受到多方面的限制，这使得其在目前未得到广泛应用。
多步法主要指的是在不同的设备中进行对于木塑复合材料的配混、脱挥以及制品挤出工作，在实际工作中应当先将原本的原料配混成为中间木塑粒料，进而采取挤出加工的措施生成实际的制品。采用特定的喂料器在塑料熔融的过程中进行木质纤维连续喂料，这样一来便能够保障木质纤维能够实现充分混合，在这一过程中真空泵将会直接带走木材中所具有的水分，当完成充分的混合工作之后，在受到一定程度的压力之后，混合物将会从模口处挤出，进而形成相应的板材以及型材，该方式的应用可以切实提升材料性能的均一性[1]。
2.2 热压成型工艺
除了挤出成型工艺以外，热压成型也是较为重要的木塑复合材料成型工艺之一，热压成型工艺实际上是指在已经加热的模具中进行物料的注入，同时，还要对其熔融的具体时间以及温度进行优化控制，当其冷却硬化之后将模具中的成品去除，该工艺还可以称为模压成型。相关工作人员在模压成型工艺的基础上完成了对于麦秸纤维增强聚乙烯（PE）复合材料的制备，同时，还深入了解了热压温度的不同在其力学性能方面所产生的影响。其最终发现，模压温度越高，聚乙烯便有着越好的流动性，同时，能提升聚乙烯与麦秸混合的均匀性，实现其实际力学性能的强化。但在热压温度不断升高的过程中，其聚乙烯也会产生相应的碳化现象，这种现象在某种程度上则会导致材料的力学性能得到降低，科学家发现，当模压成型温度保持在170℃的时候，聚乙烯中的麦秸纤维有着最好的分散性，而且不会导致聚乙烯被降解。无论是在木塑复合材料的冲击强度还是拉伸强度上都能够达到最高水平。
部分学者在研究过程中采用熔融共混、模压成型的方式完成了对于麦秸秆/废弃PP木塑复合材料的制备。并深入研究了在应用不同制备方法的过程中，其在吸湿吸水性能以及力学性能方面会存在何种不同，并运用显微镜详细观察与分析了其材料的微观结构。
除此以外，研究人员在运用热压成型技术的基础上，分别以PVC以及造纸污泥作为塑料基体和原料进行木塑复合材料的制备，并在实践过程中分析在不同压力、温度以及热压时间等条件的影响下，复合材料在力学性能上存在的变化。与此同时，其运用红外光谱以及扫描电镜展开对于造纸污泥以及复合材料的表征，同时结合工艺以及经济的实际情况，最后确定了具体的各项参数。包括热压压力、热压时间以及热压温度等，分别为6MPa、10分钟以及180℃。木塑复合材料在上述条件下完成制备，其最终的拉伸强度以及弯曲强度分别能够达到12.75MPa以及35.73MPa，力学性能相对较强。在热压成型工艺的应用过程中，实验人员进行了对于轧孔尾巨桉单板/HDPE复合无醛胶合板的制备，同时对其最为科学的热压工艺条件展开了分析工作，最终实验表明，工艺条件的不同对于材料实际的物理力学性能有着直接影响，按照其影响的大小进行划分可以分为热压温度、热压压力以及热压时间[2]。
2.3 注射成型工艺
注射成型工艺的应用主要指的是先对原料进行加热，使其呈现出固化状态诸侯，再运用相应的注塑机将其注入到模具当中，这样便能够得到最终的产品。研究人员在注射成型工艺的基础上完成了对于秸秆/PP木塑复合材料，与此同时在原有的基础上对其中偶联改性剂以及秸秆的含量以及种类进行调整，进而形成不同种类的材料，并基于各种条件变化的实际状况，分析其对于材料力学性能所产生的实际影响。此外，研究人员还在注射成型工艺的基础上进行了对于秸秆粉/聚乙烯木塑复合材料的制备，同时还深入探索了高能电子束辐射所对材料结构以及力学性能起到的不同作用。
3 未来新型木塑复合材料成型工艺的发展趋势
3.1 共挤趋势
早在上个世纪七十年代便已经出现了共挤成型这一工艺，该工艺主要指的是在多台挤出机中分别加入多样化的原材料，对其进行相应的熔融塑化，并利用同一个机头实现汇合。在机头成型段便可以将其挤出成型，经过冷却操作之后对其进行定型，这样便能够得到相应的成品。共挤成型工艺相比较以往所采用的成型工艺来说有以下两方面特点。
一方面，共挤成型工艺的灵活运用能够实现不同特性材料的充分结合，可以使得各材料本身所具有的特殊性能得以体现，形成具有特殊功能的制品，与此同时该工艺在应用上具有消耗较低以及加工周期短的优势，能够有效提升加工效率。
另一方面，共挤成型的制品在种类方面较为丰富，与此同时还有着较广的使用范围，不同结构的共挤出模能够实现对于多样化复合制品的生产。此外，颜色不同的材料进行共挤能够使得材料呈现出更加丰富的颜色，在提升其实际外观质量的同时可以满足不同产品对于颜色方面的个性化新需求。在特性方面，不同特性材料进行共挤可以将其各种优良性能集合在一种制品当中，最大限度发挥出材料本身所具有特性的作用。
3.2 成型工艺复合趋势
在成型工艺符合趋势方面，相关研究人员在挤出混炼以及注射成型工艺的基础上对LDPE基木塑复合材料进行了制备，并对其中制备工艺的不同和木粉改性剂含量的不同所对复合材料动态热机械性能、力学性能以及加工性能产生的影响进行了深入探索，还充分利用扫描电子显微镜对其实际的作用机理展开了深层次的研究。此外，实验人员科学按照相应的配方条件，进行了对于多种原料的配备，包括偶联剂、秸秆粉、发泡剂以及高密度聚乙烯等，然后再分别应用上述三种不用的成型工艺进行发泡木塑复合材料制备，最终发现其中运用压制成型工艺所制备出的材料无论是在综合性能还是在发泡效果上都相对较好[3]。
3.3 其它成型工艺发展趋势
研究人员在两步模压发泡法的基础上，采用高密度聚乙烯、偶氮二甲酰胺及氧化锌复配物以及杨木粉，分别作为复合材料基材、发泡剂和填充增强剂，在此基础上完成了对于高密度聚乙烯/木粉复合发泡材料的制备。与此同时，深入研究了在木粉和发泡剂含量不同的情况下，其所对于复合发泡材料所起到的影响，包括吸水性能、回弹性能以及发泡性能等等。
4 结论
综上所述，优化采用科学的成型工艺能够有效根据需求制成不同种类不同功能的产品，与此同时还可以提升其质量与品质，对于其材料本身性能价值的充分发挥有着积极的促进作用。因此，相关人员务必要加强对该方面的重视，积极开展相应的实验工作，并积累经验进行木塑复合材料成型工艺的创新，推动行业整体可持续发展。
参考文献：
[1]汪洋.木塑复合材料在汽车工业中的应用——评《汽车内外饰设计》[J].木材工业，2020，34（5）：后插2.
[2]劳万里，李改云，陈怡，等.两种木塑复合材料的识别及主要组分的定量分析[J].光谱学与光谱分析，2019，39（9）：2807-2811.
[3]徐海龙，曹岩，杨小慧，等.木塑复合材料的力学性能及其模拟[J].塑料工业，2020，48（z1）：132-135，155. |
