滑石粉在木塑复合材料中的应用研究

(清华大学材料系粉末工程实验室，北京100083)

该研究得到了国家自然科学基金项目“矿物颗粒表面的纳米调控及其在聚合物中的填充特性”、山东滨州华晨新型建材公司项目“一年生植物秸秆填充制备塑木复合材料的开发”和张家港联冠科技发展公司项目“塑木复合材料粉体改性及生产体系优化研究”的支持。

一、内容介绍

(一)主要特点

用滑石粉包覆木粉，然后用专用木塑加工设备将其与废塑料加工成木塑复合材料。其特点是:①在纤维表面包覆超细滑石粉，可以降低复合材料挤出成型过程中的内阻，达到改进加工工艺、改善材料性能的效果。(2)由于滑石粉的加入，降低了粘度和能耗，提高了材料的力学性能、耐候性和耐热性。③利用计算机辅助塑料模具分析软件设计的复合型材挤出专用模具，在成型过程中能有效提高产品的力学性能、尺寸精度和生产效率。④该系列设备设计合理，结构紧凑，操作简单，生产过程全电脑控制，自动化程度高，无污染，噪音低，单机产量高，挤出速度快。

在大量实验的基础上，从设备结构设计、系统配置优化等方面进行工程化开发。

(二)综合特色与创新

在研发塑木复合材料加工工艺过程中，以理论研究和应用实践为基础，借鉴国内外先进技术，从国情和市场需求出发，通过优化组合，努力做到工艺合理、节能降耗。其技术创新如下。

1)木粉包覆滑石粉在挤出过程中可以降低熔体粘度，起到润滑剂的作用，改善加工工艺，降低能耗，提高木塑复合材料的综合理化性能。

2)研究了滑石粉的相关包覆改性工艺和配方。原料中95%以上是废塑料、矿粉和农业废弃纤维，减少了树脂用量。

3)塑木复合材料及其制品具有木材和塑料的双重特性，产品的各项性能指标可与硬木制品相媲美，同时提高了产品的刚性(弹性模量)和韧性(冲击强度)，产品既能承受静载荷，又能承受动载荷和冲击，性价比明显优于其他塑料或木制品。

4)塑木复合材料可100%回收利用，是真正的“绿色”产品，特别适合我国经济可持续发展的需要，也是理想的木材替代材料。

二、推广应用

针对现有塑木复合工艺存在的挤出体系粘度高、挤出工艺性差、性能有待提高、普通塑料混炼设备难以满足要求等问题。清华大学与企业合作开展了一系列研究，成功开发了塑木复合材料系列生产设备和滑石粉包覆木粉挤出技术，解决了上述问题，并申请了具有自主知识产权的专利，实际情况良好。

目前已有4家企业采用了该技术，通过技术的不断完善，将会有广泛的应用对象和广阔的市场前景。