我國(guó)天然林保護(hù)工程啟動(dòng)后 ,國(guó)內(nèi)即將面臨優(yōu)質(zhì)木材供應(yīng)不足的局面。在當(dāng)前我省林業(yè)發(fā)展多以速生楊樹為主的情況下 ,速生材的高附加值利用需要強(qiáng)有力的技術(shù)支持 ,為此我們開展了以楊木為基材的木塑復(fù)合材料制造工藝研究 (以木塑復(fù)合材料地板為對(duì)象 )。由于木塑復(fù)合材料具有形體穩(wěn)定性好、耐腐、耐蟲、滯火的優(yōu)良性能 ,同時(shí)其力學(xué)性能高于原木材 ,所以這項(xiàng)技術(shù)的研究開發(fā)具有良好的市場(chǎng)前景。
木塑復(fù)合材料始于六、七十年代的歐、美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家。這些國(guó)家都有商業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)。我國(guó)六十年代在上海以及七十年代在北京的幾個(gè)單位曾開展過這方面的研究 ,并有替代珍貴木材的小規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。當(dāng)時(shí)這項(xiàng)技術(shù)在我國(guó)還不具備開發(fā)的環(huán)境和技術(shù)條件。首先在上海開展的應(yīng)用研究是采用高能射線照射引發(fā)聚合制造木塑復(fù)合材料。盡管這一方法得到的材料在性能上優(yōu)于化學(xué)法 ,在發(fā)達(dá)國(guó)家的生產(chǎn)中也采用 ,但其設(shè)備投資大 ,操作要求嚴(yán)格且復(fù)雜 ,而且存在對(duì)人體不利的危險(xiǎn) ,所以在我們這個(gè)技術(shù)水平較為落后的國(guó)家 ,這種技術(shù)得到推廣的可能性極小。更何況六七十年代我國(guó)并不缺乏優(yōu)質(zhì)木材 ,相反由于化學(xué)工業(yè)不發(fā)達(dá) ,化學(xué)品較貴 ,這就是這項(xiàng)技術(shù)在那個(gè)年代沒有發(fā)展起來的原因。七十年代中林院木材所與北京大學(xué)聯(lián)合開展過這項(xiàng)技術(shù)的研究 ,采用的是化學(xué)引發(fā)聚合。但研究的重點(diǎn)在原理和微觀過程方面 ,而與工業(yè)開發(fā)所要求的技術(shù)支持相距甚遠(yuǎn)。
在以往的研究中 ,化學(xué)引發(fā)聚合制造木塑復(fù)合材料的整個(gè)過程需要 2 4ｈ以上 ,而且浸注后的試件是先用玻璃紙包裹好后再進(jìn)行聚合固化 ,顯然這種效率和方法不利于實(shí)際應(yīng)用。在我們的研究中 ,對(duì)實(shí)際應(yīng)用每個(gè)環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的技術(shù)問題都進(jìn)行了探索 ,并提出采用高熔點(diǎn)石蠟在液態(tài)下快速包裹浸注后的材料 ,待石蠟在浸注材料外形成固體保護(hù)層后 ,先放置于溫度低于石蠟熔點(diǎn)的環(huán)境中聚合固化一段時(shí)間 ,然后在稍高的溫度下繼續(xù)固化一段時(shí)間 ,從而完成整個(gè)制作過程 ,而時(shí)間卻縮短了一半。由于采用上述技術(shù) ,保證了有機(jī)單體最大限度的固化于木材內(nèi)部。在本研究中固化后木塑復(fù)合材料單體保持率達(dá) 95%以上。
通過優(yōu)化工藝研究 ,本項(xiàng)目選擇了與實(shí)際生產(chǎn)相近的工藝、設(shè)備和材料規(guī)格。在研究中所使用的工藝為 :板材→制成毛坯→干燥→粗加工→真空浸注→石蠟保護(hù)→低溫中溫固化→精加工→木塑制品。
為了加快新鮮楊木的干燥速度 ,需要將其制成板材 ,同時(shí)為了防止干裂變形而造成木材利用率降低 ,在進(jìn)一步的干燥前將板材制成毛坯 ,然后進(jìn)行室溫放置或強(qiáng)制干燥。總之毛坯的最后含水率要控制在 8%以下。干燥后的毛坯在真空浸注前要進(jìn)行粗加工 ,目的是為了除去因干燥而產(chǎn)生的變形 ,同時(shí)也是為了減少精加工時(shí)復(fù)合材料的祛除量。在對(duì)粗加工件進(jìn)行真空浸注時(shí) ,為了讓有機(jī)單體能夠盡量均勻地進(jìn)入木材內(nèi)部 ,浸注過程中要保持真空度的穩(wěn)定 ,同時(shí)根據(jù)加工件大小 ,要維持一定的浸泡時(shí)間。浸泡時(shí)間一般為 1～ 2ｈ。浸注過程結(jié)束后 ,要放出剩余的液體 ,如果不及時(shí)再用 ,就要保存于零度以下的環(huán)境中。爾后要快速將浸滯件置入石蠟油中并取出放入水中好讓表層石蠟油固化。石蠟油的溫度為 80℃左右 ,溫度太低形成的保護(hù)層易脫落 ,而溫度太高形成的保護(hù)層薄。所選石蠟要求軟化點(diǎn)越高越好 ,事實(shí)上軟化點(diǎn)很少高于 60℃ ,所以我們一般選用軟化點(diǎn)大于 58℃的石蠟。而在化學(xué)引發(fā)聚合固化初期的環(huán)境溫度為 45～ 50℃ ,最短固化時(shí)間7ｈ ,在這一時(shí)期石蠟保護(hù)層不會(huì)融化。在第二階段固化溫度升至 80℃ ,這時(shí)石蠟漸漸融化離開復(fù)合材料表面 ,3ｈ后固化全過程結(jié)束 ,復(fù)合材料制作完畢。再經(jīng)過機(jī)械精加工后 ,精美的木塑復(fù)合材料地板就完成了。
1 試驗(yàn)材料與方法
1 1 試驗(yàn)材料
69-楊 (氣干密度 0 3 6,含水率 <1 0 % ) ;有機(jī)單體 :甲基丙烯酸甲酯 ;引發(fā)劑 :偶氮二異丁腈 ;固化劑 :通用聚酯固化劑 (過氧化環(huán)已烷 )。
1 2 試驗(yàn)路線及測(cè)試方法
試件→干燥→真空浸注→保護(hù) (不保護(hù) )→固化→硬度測(cè)試。
測(cè)試方法按ＧＢ1 92 7- 1 943 - 91進(jìn)行。
1 3 楊木試件
50ｍｍ× 50ｍｍ× 70ｍｍ。先氣干 ,在使用前于 80℃下烘干 2 4ｈ。
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