随着木塑复合材料应用的普及添加剂的选择是一个重要问题
来源：www.tuofengmusu.com 发布时间：2021年04月24日
木塑复合材料应用越来越普片，比如木塑地板可以应用于市政建筑、家庭地板等场景，那么正确选择添加剂无论是对塑木复合材料固有性能的提高还是对加工性能的改善都是一个关键的因素。翘曲、开裂、污点问题有时会出现在材料的表面上，这时就需要添加剂的帮助。在复合材料挤出线上，要获得合适的挤出速度和光滑的表面从而避免所谓的边缘开裂也需要添加剂来一展身手。在各种添加剂的选择中，交联剂、润滑剂、抗氧剂、光稳定剂和防霉/抗菌剂对塑木复合材料的质量影响最大。而对于塑木复合材料专用添加剂来说，不同的基体树脂需要开发出专门的添加剂来满足复合材料制品性能或者加工性能的要求，因此，塑木复合材料添加剂种类繁多，选择正确的添加剂，对复合材料的生产至关重要。
交联剂的新选择
交联剂将木纤维和基体树脂键合到一起，提高了复合材料的弯曲强度和刚性，同时也改善了抗开裂模量和弹性模量，这些都是在木材工业中衡量材料好坏的重要指标。交联剂也能提高材料的尺寸稳定性、抗冲击强度、光散射性能以及降低蠕变等，这对于栏杆、楼梯扶手、护栏等产品来说是非常重要的。对于用在装饰装修材料上的塑木复合材料，交联剂的主要作用是降低材料的吸水性，从而可以避免木纤维因吸水膨胀而引起的应力开裂现象的发生。交联剂最主要的应用是在聚烯烃基塑木复合材料上。通过反应挤出，聚烯烃碳链骨架上接枝马来酸酐对树脂基体进行化学改性，这种化学改性克服了极性木纤维与非极性基体树脂之间的不相容性，从而使木纤维和基体树脂更好地融合在一起。通常这种接枝树脂的用量为1％~2％。最近，一项新的技术被开发出来，科研人员利用长链石蜡对木纤维/PVC进行改性，从而克服了采用接枝技术进行化学改性的困难。
润滑剂
润滑剂能够改善塑木复合材料的表面性能并且能够提高生产效率。塑木复合材料通常使用的润滑剂有乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)、硬脂酸锌、石蜡和氧化聚乙烯等。EBS和硬脂酸锌广泛应用于HDPE基塑木复合材料上，但是由于硬脂酸盐的存在将削弱马来酸酐的交联作用，交联剂和润滑剂的效率都会因此而下降，所以，更多新型的润滑剂相继被开发出来。一般说来，塑木复合材料的润滑剂用量是普通塑料的2倍。对于木纤维含量在50％~60％的塑木复合材料而言，HDPE基材料的润滑剂用量为4％~5％，PP基材料润滑剂的用量为1％~2％，PVC基材料润滑剂的用量为5％~10％。
抗氧剂
对塑木制品，传统的主抗氧剂选用的是BHT和1010两大类。BHT价格略低，后期耐热氧化效果不错，但BHT自身氧化后结合，会形成DTNP，其结构本身就是一种黄色颜料，对产品有色污，所以应用并不广泛。而1010不光在塑木制品中，在整个高分子产业链中都有着广泛的应用，目前也是全球使用量最大、也是最广泛的主抗氧剂。此外，与1010同属于受阻酚类的1076一直被大家所忽视。其实1076虽然有效含量不如1010，但是凭借更好的相容性，少量添加搭配1010一起使用效果更好。
光稳定剂
在抗紫外线方面，光稳定剂的使用经历了几代变化与革新。最早在塑木行业使用的光稳定剂是紫外线吸收剂531，该产品为全球第一支紫外线吸收剂，也是目前使用最广泛的耐UV产品。其能量转化主要机理，分子具有高共轭结构，对紫外光具有比较强的吸收作用，受激后分子内可形成氢键环，能使处于电子激发态的分子通过能量转换形式变成振动激发基态，以热能的形式有效地减活，同时分子中的羟基被吸收的紫外光能量所激发，产生可逆的酚式-醌式互变异构，在一定程度上是很稳定的。塑木企业通过优化配方，使用光稳定剂622取代部分531，两者搭配使用以降低成本，部分企业则纯为成本考虑，只用光稳定剂622，效果在某种意义上相对逊色；也有采用UV-9来替代531，但由于UV-9的自身活性太高，之前主要应用于如防晒霜等领域，耐久性效果不佳，在塑木制品中应用很少。
防霉/抗菌剂
通过添加防霉抗菌剂来保护塑木复合材料免受霉菌的侵害。在塑木防霉抗菌剂的开发方面，目前仅少数几家公司推出了几种塑木制品专用防霉抗菌剂。
目前被采纳的几类产品各有利弊：一类是硼锌混合盐，该产品对霉菌和木腐菌都有一定的抑 制能力，同时还具有较好的热稳定性和UV稳定性，加入还可以提高材料的阻燃性能，但是该产品的有效添加量至少在2%以上，添加量高、添加成本高，而且对塑木制品的力学性能有不好的影响；另一类是含砷有机化合物，该成分在塑料广泛应用，具有添加量少，防霉性能强等特点，但是由于该物质含砷，达不到REACH和ROSH认证，因此塑木生产企业采用的也比较少。碘代丙炔基氨基甲酸丁酯，该成分对霉菌和酵母菌有很强的抑杀作用，但是在高温条件下易变色、成本较高等问题不为塑木生产企业所接受。因此具备抗菌谱宽、抑菌能力强、耐高温、毒性低、与塑木其他组分有良好的相容性的防霉/抗菌剂是发展趋势。云南驼峰木塑复合材料具有耐用、使用寿命长，有木材的外观，比塑料制品硬度高，刚性强；可抗强酸碱，耐水、耐腐蚀，并且不繁殖细菌，不易被虫蛀，不长真菌，耐老化、耐腐蚀、吸水性小、阻燃性好，零甲醛，无污染、防酶杀菌性好，正常情况下户外环境中可用20年以上。
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交联剂的新选择
交联剂将木纤维和基体树脂键合到一起，提高了复合材料的弯曲强度和刚性，同时也改善了抗开裂模量和弹性模量，这些都是在木材工业中衡量材料好坏的重要指标。交联剂也能提高材料的尺寸稳定性、抗冲击强度、光散射性能以及降低蠕变等，这对于栏杆、楼梯扶手、护栏等产品来说是非常重要的。对于用在装饰装修材料上的塑木复合材料，交联剂的主要作用是降低材料的吸水性，从而可以避免木纤维因吸水膨胀而引起的应力开裂现象的发生。交联剂最主要的应用是在聚烯烃基塑木复合材料上。通过反应挤出，聚烯烃碳链骨架上接枝马来酸酐对树脂基体进行化学改性，这种化学改性克服了极性木纤维与非极性基体树脂之间的不相容性，从而使木纤维和基体树脂更好地融合在一起。通常这种接枝树脂的用量为1％~2％。最近，一项新的技术被开发出来，科研人员利用长链石蜡对木纤维/PVC进行改性，从而克服了采用接枝技术进行化学改性的困难。
润滑剂
润滑剂能够改善塑木复合材料的表面性能并且能够提高生产效率。塑木复合材料通常使用的润滑剂有乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)、硬脂酸锌、石蜡和氧化聚乙烯等。EBS和硬脂酸锌广泛应用于HDPE基塑木复合材料上，但是由于硬脂酸盐的存在将削弱马来酸酐的交联作用，交联剂和润滑剂的效率都会因此而下降，所以，更多新型的润滑剂相继被开发出来。一般说来，塑木复合材料的润滑剂用量是普通塑料的2倍。对于木纤维含量在50％~60％的塑木复合材料而言，HDPE基材料的润滑剂用量为4％~5％，PP基材料润滑剂的用量为1％~2％，PVC基材料润滑剂的用量为5％~10％。
抗氧剂
对塑木制品，传统的主抗氧剂选用的是BHT和1010两大类。BHT价格略低，后期耐热氧化效果不错，但BHT自身氧化后结合，会形成DTNP，其结构本身就是一种黄色颜料，对产品有色污，所以应用并不广泛。而1010不光在塑木制品中，在整个高分子产业链中都有着广泛的应用，目前也是全球使用量最大、也是最广泛的主抗氧剂。此外，与1010同属于受阻酚类的1076一直被大家所忽视。其实1076虽然有效含量不如1010，但是凭借更好的相容性，少量添加搭配1010一起使用效果更好。
光稳定剂
在抗紫外线方面，光稳定剂的使用经历了几代变化与革新。最早在塑木行业使用的光稳定剂是紫外线吸收剂531，该产品为全球第一支紫外线吸收剂，也是目前使用最广泛的耐UV产品。其能量转化主要机理，分子具有高共轭结构，对紫外光具有比较强的吸收作用，受激后分子内可形成氢键环，能使处于电子激发态的分子通过能量转换形式变成振动激发基态，以热能的形式有效地减活，同时分子中的羟基被吸收的紫外光能量所激发，产生可逆的酚式-醌式互变异构，在一定程度上是很稳定的。塑木企业通过优化配方，使用光稳定剂622取代部分531，两者搭配使用以降低成本，部分企业则纯为成本考虑，只用光稳定剂622，效果在某种意义上相对逊色；也有采用UV-9来替代531，但由于UV-9的自身活性太高，之前主要应用于如防晒霜等领域，耐久性效果不佳，在塑木制品中应用很少。
防霉/抗菌剂
通过添加防霉抗菌剂来保护塑木复合材料免受霉菌的侵害。在塑木防霉抗菌剂的开发方面，目前仅少数几家公司推出了几种塑木制品专用防霉抗菌剂。
目前被采纳的几类产品各有利弊：一类是硼锌混合盐，该产品对霉菌和木腐菌都有一定的抑 制能力，同时还具有较好的热稳定性和UV稳定性，加入还可以提高材料的阻燃性能，但是该产品的有效添加量至少在2%以上，添加量高、添加成本高，而且对塑木制品的力学性能有不好的影响；另一类是含砷有机化合物，该成分在塑料广泛应用，具有添加量少，防霉性能强等特点，但是由于该物质含砷，达不到REACH和ROSH认证，因此塑木生产企业采用的也比较少。碘代丙炔基氨基甲酸丁酯，该成分对霉菌和酵母菌有很强的抑杀作用，但是在高温条件下易变色、成本较高等问题不为塑木生产企业所接受。因此具备抗菌谱宽、抑菌能力强、耐高温、毒性低、与塑木其他组分有良好的相容性的防霉/抗菌剂是发展趋势。云南驼峰木塑复合材料具有耐用、使用寿命长，有木材的外观，比塑料制品硬度高，刚性强；可抗强酸碱，耐水、耐腐蚀，并且不繁殖细菌，不易被虫蛀，不长真菌，耐老化、耐腐蚀、吸水性小、阻燃性好，零甲醛，无污染、防酶杀菌性好，正常情况下户外环境中可用20年以上。
