聚乙烯蠟等潤滑劑對PE木塑產品性能的影響
本次共試驗了三個配方,分別如下:(1)潤滑劑主要為聚乙烯蠟、硬脂酸鋅,份量為1.5%;(2)潤滑劑主要為PE蠟、硬脂酸鋅,份量為2%;(3)潤滑劑主要為復合潤滑劑Opka-100、硬脂酸鋅,份量為2%;
1、試驗原料
木粉:細度60目,普通的硬木(槐樹、楊樹等),水粉3%以下
PE料:5000S,融體指數為0.73g/min(190℃,2.16kg條件下數據)
硬脂酸、白油
聚乙烯蠟、硬脂酸鋅
復合潤滑劑Opka-100:美國Honeywell公司
相溶劑:馬來酸酐接枝聚丙烯,上海日之升新材料有限公司
其它材料(如滑石粉等)
2、試驗設備
混料設備:高速混合、冷卻機組
造粒、擠出設備:錐形雙螺桿擠出機
檢測設備:Brabender流變儀、融體流動速率儀、電子萬能試驗機、簡支梁沖擊實驗機
3、性能測試
拉伸性能:按GB/T1040-92在室溫下進行測試,拉伸速度為5mm/min;沖擊性能:試樣為無缺口沖擊,制得的樣條經過24小時的時效處理后,按GB/T1043-93進行測試;加工流變性能:在Brabender扭矩流變儀上進行測試(取造好的粒子做流變試驗),溫度170℃,轉子轉速30r/min,加料量56g,流變承壓力10kg。
4、工藝流程
三、結果與分析
由于試驗中木粉與稻殼粉總的含量在60%以上,為了防止物料熔體強度的降低和木粉在料筒中因停留時間較長而燒焦,在配方中加入了一定量的潤滑劑;其次,潤滑劑可以改善加工性能,提高物料的流動性,在一定程度上調節物料的塑化進程;第三,由于潤滑劑的存在,使得物料與金屬之間形成一種界膜,該界膜不僅可以防止物料粘附于金屬壁上,而且減弱了物料對加工設備和模具的磨損,延長擠出設備的使用壽命;最后,潤滑劑有利于提高產品的外觀質量乃至內在質量。
在配方中如果潤滑劑適量,則制品富有光澤,手感好;如果潤滑過量,則制品發污、缺乏光澤,易出現云紋等現象;如果潤滑劑不足,則制品顏色發暗,易出現麻點、麻坑等現象(如表1所示)。
表1:潤滑劑對工藝參數及制品性能的影響
項目 |
工藝參數 |
制品外觀質量 |
潤滑劑不足 |
扭矩顯著增大,電流增大, 熔壓增大 |
有光澤,但不細膩 |
潤滑劑適量 |
扭矩增大,電流增大, 熔壓增大 |
光滑而細膩 |
潤滑濟過量 |
扭矩減小、波動,電流減小、波動蕩不安,熔壓減小 |
無光澤,手感發澀 |
備注:工藝參數的變化是在螺桿轉數增大的情況下表現出的 |
1、潤滑劑調整對PE木塑復合材料加工和流變性能的影響
物料的成型一般都在熔融流動狀態下進行,因此加工的物料要求有一定的流動性。流動性過小,擠出成型困難;流動性過大,則產生的擠出壓力過小,制品強度不足且成型不完整。整個物料體系的流變性對擠出加工過程和制品的力學性能有著較大的影響。表2列出了三個試驗配方在相同的工藝溫度、螺桿轉數條件下其電流、熔壓的變化。
表2:三個試驗配方在相同的工藝溫度、螺桿轉數條件下其電流、熔壓
試驗配方 |
電流 |
熔壓 |
線速度(m/min) |
制品外觀 |
配方1 |
81.9 |
11.3 |
0.35 |
表面有部分裂紋 |
配方2 |
65.6 |
9.9 |
0.36 |
表面較光滑 |
配方3 |
71.4 |
11.9 |
0.42 |
表面較光滑 |
由表2可知,在相同的工藝溫度、螺桿轉數條件下,配方2的電流、熔壓最小,配方3次之,配方1最大且有波動;擠出的產品配方2、3的表面較光滑,配方1的表面有部分裂紋;生產線速度配方3最大,相對配方1、2提高約20%。
表3:三個試驗配方木塑造粒料的流變特征參數
試驗配方 |
平衡時間(S) |
平衡扭矩(N.m) |
配方1 |
120 |
20.4 |
配方2 |
135 |
12.0 |
配方3 |
103 |
18.5 |
平衡時間反映了物料熔化的快慢,即塑化時間的長短,平衡時間小,表明塑化時間短,容易塑化;平衡扭矩反映了熔融物料表觀粘度的大小,即物料的流動性能,平衡扭矩小,表明流動性好。由表3可知,配方3的塑化時間短,平衡扭矩比較適中,說明配方3容易塑化且具有較好的流動性;配方2塑化困難,但流動性好。
2、潤滑劑調整對PE木塑制品物理力學性能的影響
通過對試驗擠出的木塑制品進行性能測試,表4列出了潤滑劑調整對PE木塑制品物理力學性能的影響
表4:三個試驗配方擠出的木塑產品的力學性能比較
試驗號 |
拉伸強度(MPa) |
彎曲強度(MPa) |
沖擊強度(MPa) |
彈性模量(MPa) |
配方1 |
14. 92 |
22.3 |
3.37 |
3235.6 |
配方2 |
15.24 |
21.5 |
3.24 |
3047.9 |
配方3 |
15.48 |
22.62 |
3.51 |
3144.2 |
由表4可知,三個試驗配方力學性能沒有明顯的差別。
五、結論
1、通過增加配方中潤滑劑的量可以提高木塑材料的加工性能。
2、增加配方中潤滑劑的量對產品的物理力學性能沒有明顯的影響。
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