[00721121]低成本、高强度天然纤维增强聚丙烯生产工艺

技术背景：目前存在的多种生产纤维增强塑料方法，其中很多是使用易碎的纤维，例如：玻璃纤维，以预定的切割长度加入其他成分的混合物。用于这些工艺的设备中需要几种用于混合的非标部件。近来，增强纤维的焦点从玻璃纤维转移到几种天然的纤维素纤维。作为增强剂，虽然这些纤维的比强度是玻璃纤维的50%-80%，但比模量却超过玻璃纤维。其他的优势包括低成本、低密度、可再生和生物可降解。此外，它们在加工时磨损更少，也不会使操作员曝露在潜在的危险和健康问题中。纤维素纤维的主要缺点是在加工温度受限制。另外，很难获得均匀的聚合物和纤维的混合物。这主要是由于非极性高聚物表面对高极性纤维表面，阻碍了纤维/聚合物的充分缠绕。技术简介：该工艺采用亚麻纤维和聚丙烯连续加工，生产天然纤维增强热塑性塑料颗粒，比原料聚丙烯坚硬5倍，强度高1.5倍。与玻纤增强塑料相比，该工艺生产的天然纤维增强塑料硬度和强度相当，但是成本更低。该材料吸水性和气体排放水平达到现有加工标准，可用于注塑。该工艺可在通用挤出机上进行，不需要新的设备。该工艺成熟稳定，所生产的材料可回收再利用，已应用于法国汽车工业生产内门装饰材料(850×600×3 mm，140pieces/hr)。该产品经过汽车特定机械老化测试，性价比高于现有产品。技术优势：该工艺使塑料和纤维达到最佳混合，而不需要将天然纤维剪得很短。材料分布均匀，强度和韧性极高。使用通用挤出机。连续工艺，可大批量生产。所产材料可用通用注塑机进行注塑加工。所产材料性能相当、成本低于现有产品。此外，化合物有以下的优点：与玻纤增强材料相比，该材料对设备的磨损低得多；与玻纤增强材料相比，该材料更环保，因为含有大于50%的可再生纤维材料；最终产品废弃后可以被彻底焚化，不需要填埋处理；生产过程不存在玻璃纤维的安全和健康问题。设备和原料：该工艺生产的天然纤维增强塑料克服了上述难题，可以在性能上直接与玻璃纤维增强塑料相比。该工艺采用包含以下螺杆部件的挤出机：正向螺杆部件；至少一个混合部件；至少一个RSE；使用以上挤出设备可以获得最均匀的天然纤维和聚合熔化物混合物，同时以较高的长宽比将纤维展开成基本纤维。这个过程通过有两个独立进料口和一个排气口的通用挤出机进行。优先推荐共旋双螺杆挤出机。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)。也可以应用工程塑料。除原始塑料之外，上述塑料的回收料也可应用。天然纤维优选一年生植物纤维或树皮纤维，如亚麻，大麻，黄麻和洋麻等。回收纸也可使用。同时也可以将不同种类的纤维混合使用，例如回收纸纤维和树皮纤维混合。推荐在聚合材料中添加偶联剂使聚合物可以与纤维之间形成化学键上化学合成。产品性能：弯曲模量：＞6.500MPa(天然纤维增强PP)；1.300MPa(纯PP)；5.800MPa(玻纤增强PP)。抗弯强度：＞100MPa(天然纤维增强PP)；42MPa(纯PP)；105MPa(玻纤增强PP)。弯曲伸长率：3.0%(天然纤维增强PP)；7%(纯PP)。拉伸模量：＞6.100MPa(天然纤维增强PP)；5.600MPa(纯PP)。拉伸强度：＞65MPa(天然纤维增强PP)；70MPa(纯PP)。拉伸伸长率：2.5%(天然纤维增强PP)；2.2%(纯PP)。却氏冲击强度：＞20 kJ/m<'2>(天然纤维增强PP)；n.b.(纯PP)；23kJ/m<'2>(玻纤增强PP)。可以看出该材料有最好的拉伸强度，最好的拉伸硬度，最好的抗弯强度和抗弯硬度。该材料为颗粒状。可通过注塑和压塑制成条状，也可以直接加工成板材，管材或型材等。应用前景：汽车工业：纤维增强塑料可用于内外部零件。优势在于这些合成物比玻璃纤维增强化合物更便宜，更加适用和环保。这些化合物的合成产物既可以循环使用也可以焚化，不需要像玻璃纤维化合物一样埋进土中。包装工业：例如轻质板。复合材料与木材相比的优势在于重量减轻，在运输过程中安全，可循环使用。消费品：任何注射成型产品。优势在于减少塑料的使用，再使用和阻燃。例如计算机，冰箱和电话的外壳。复合材料的纤维结构使这些产品不宜燃烧，可回收再用。另外，高纤维填充使材料成本大幅度降低。建筑工业：建筑构架和屋顶。优势在于降低成本，阻燃和再使用。复合材料的纤维机构使这些产品不易燃烧，并可以在它的生命周期结束时重新熔入新的产品。另外，高纤维填充使材料成本大幅度降低。应用领域：汽车工业，包装工业，消费品，建筑工业等等。市场情况：前景广阔。成熟程度：技术成熟。