低成本、高強度天然纖維增強聚丙烯生產工藝 

    技術背景
    目前存在的多種生產纖維增強塑料方法,其中很多是使用易碎的纖維,例如:玻璃纖維,以預定的切割長度加入其他成分的混合物。用于這些工藝的設備中需要幾種用于混合的非標部件。
    近來,增強纖維的焦點從玻璃纖維轉移到幾種天然的纖維素纖維。作為增強劑,雖然這些纖維的比強度是玻璃纖維的50%-80%,但比模量卻超過玻璃纖維。其他的優勢包括低成本、低密度、可再生和生物可降解。此外,它們在加工時磨損更少,也不會使操作員曝露在潛在的危險和健康問題中。
    纖維素纖維的主要缺點是在加工溫度受限制。另外,很難獲得均勻的聚合物和纖維的混合物。這主要是由于非極性高聚物表面對高極性纖維表面,阻礙了纖維/聚合物的充分纏繞。
技術簡介
    本工藝采用亞麻纖維和聚丙烯連續加工,生產天然纖維增強熱塑性塑料顆粒,比原料聚丙烯堅硬5倍,強度高1.5倍。與玻纖增強塑料相比,本工藝生產的天然纖維增強塑料硬度和強度相當,但是成本更低。本材料吸水性和氣體排放水平達到現有加工標準,可用于注塑。本工藝可在通用擠出機上進行,不需要新的設備。
    該工藝成熟穩定,所生產的材料可回收再利用,已應用于法國汽車工業生產內門裝飾材料(850*600*3 mm, 140 pieces/hr)。該產品經過汽車特定機械老化測試,性價比高于現有產品。
技術優勢
    本工藝使塑料和纖維達到佳混合,而不需要將天然纖維剪得很短。材料分布均勻,強度和韌性極高。
    使用通用擠出機。
    連續工藝,可大批量生產。
    所產材料可用通用注塑機進行注塑加工。
    所產材料性能相當、成本低于現有產品。
    此外,化合物有以下的優點:
    與玻纖增強材料相比,本材料對設備的磨損低得多;
    與玻纖增強材料相比,本材料更環保,因為含有大于50%的可再生纖維材料;
    終產品廢棄后可以被徹底焚化,不需要填埋處理;
    生產過程不存在玻璃纖維的安全和健康問題。
設備和原料
    本工藝生產的天然纖維增強塑料克服了上述難題,可以在性能上直接與玻璃纖維增強塑料相比。該工藝采用包含以下螺桿部件的擠出機:
    正向螺桿部件
    至少一個混合部件
    至少一個RSE
    使用以上擠出設備可以獲得均勻的天然纖維和聚合熔化物混合物,同時以較高的長寬比將纖維展開成基本纖維。這個過程通過有兩個獨立進料口和一個排氣口的通用擠出機進行。優先推薦共旋雙螺桿擠出機。
    可采用的塑料包括PP(均聚物和共聚物),LDPE,HDPE,PS(均聚物,共聚物和三元共聚物)。也可以應用工程塑料。除原始塑料之外,上述塑料的回收料也可應用。
    天然纖維優選一年生植物纖維或樹皮纖維,如亞麻,大麻,黃麻和洋麻等?;厥占堃部墒褂?。同時也可以將不同種類的纖維混合使用,例如回收紙纖維和樹皮纖維混合。
    推薦在聚合材料中添加偶聯劑使聚合物可以與纖維之間形成化學鍵上化學合成。
產品性能
性能       天然纖維增強PP      純PP      玻纖增強PP
彎曲模量   > 6.500 MPa      ~ 1.300 MPa   5.800 MPa
抗彎強度   > 100 MPa        ~ 42 MPa      105 MPa
彎曲伸長率  ~ 3.0 %          ~ 7%          -
拉伸模量   > 6.100 MPa                    5.600 MPa
拉伸強度   > 65 MPa                       70 MPa
拉伸伸長率  ~ 2.5 %                       2.2%
卻氏沖擊強度 > 20 kJ/m2      n.b.         23 kJ/m2
    可以看出本材料有好的拉伸強度,好的拉伸硬度,好的抗彎強度和抗彎硬度。
    本材料為顆粒狀??赏ㄟ^注塑和壓塑制成條狀,也可以直接加工成板材,管材或型材等。
應用前景
    汽車工業:纖維增強塑料可用于內外部零件。優勢在于這些合成物比玻璃纖維增強化合物更便宜,更加適用和環保。這些化合物的合成產物既可以循環使用也可以焚化,不需要像玻璃纖維化合物一樣埋進土中。
    包裝工業:例如輕質板。復合材料與木材相比的優勢在于重量減輕,在運輸過程中安全,可循環使用。
    消費品:任何注射成型產品。優勢在于減少塑料的使用,再使用和阻燃。例如計算機,冰箱和電話的外殼。復合材料的纖維結構使這些產品不宜燃燒,可回收再用。另外,高纖維填充使材料成本大幅度降低。
    建筑工業:建筑構架和屋頂。優勢在于降低成本,阻燃和再使用。復合材料的纖維機構使這些產品不易燃燒,并可以在它的生命周期結束時重新熔入新的產品。另外,高纖維填充使材料成本大幅度降低。
合作方式:技術許可
聯系方式
劉建永
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