木塑地板工艺设计

2023年4月21日发(作者：北京大中电器官网商城)

木塑地板工艺设计

摘要 具体解决了在木塑复合材料（WPC）在复合时遇到的关键问题，两种材料的相容性差，

在混合时不易分散，在成型加工时所遇到的问题；具体分析了WPC地板生产过程中主要添

加剂的作用，设计了成型配方和成型工艺参数；具体体说明了企业生产（WPC）地板的市

场需求，生产状况和经济效益。

关键词 WPC,木塑地板，PVC,麦秸粉，包覆，偶联剂，经济效益，配方设计，工艺参数

1前言：

1研究木塑复合材料的目的：

随着我国天然林面积的减少和 “森林保护”政策的实施，木材资源困乏、质量下降、木材价

格越来越高、木材加工业的废弃物增多以及世界林产品需求量的增加都使得林产品工业给社

会带来前所未有的压力。木塑复合材料将可以是木材的替代品，很好地解决这一问题。

木塑复合材料的研究既可以降低产品成本，又可以提高产品的使用性能，甚至赋予木材和塑

料材料全新的性能。生产出更富有时代性的制品。

由于世界人口的增加，固体废弃物也越来越多，这其中包括白色污染（塑料）。我国是农业

大国，每年至少有7亿吨的农作物废弃物。近年来，由于其他能源进入农村，农民对生物质

废弃物往往采用烧荒的办法处理，这引起大面积烟雾污染，严重影响空中和陆地交通。木塑

复合材料的研究成功将可以降低这些给环境所带来的污染。

2研究木塑复合材料的意义：

由于木塑复合材料具有比单纯的木材和塑料无法比拟的诸多优点，已受到国内外的广泛关

注。该材料是绿色环保材料，可以回收利用低成本的废弃木材和塑料，用此技术生产出来的

木塑复合材料可取代木材使用，有力地缓解我国森林资源贫乏而木材供应紧缺的矛盾。

木塑复合材料生产技术既符合国家经济形势发展的需要，也衬合国家的产业政策，而且产品

使用范围广。因此，可以相信木塑复合材料是一种极具发展前途的材料，也是一项有生命力、

有市场开发前景的创新技术，具有广阔的市场前景和良好的经济效益和社会效益。

a循环经济：木塑材料可以循环使用，即使用多年后可以破碎再挤出利用。

b环保：木塑材料本身是环保的（因为使用的塑料，植物纤维，助剂都是环保的），而利用

废旧塑料和植物纤维，减轻废塑料和植物纤维（焚烧对环境的影响）。

c节能：使用木塑材料代替木材、塑料、钢铁，可减少能源消耗，达到节能的效果。木塑材

料本身隔热保温，应用在建筑上，可以显著节能。

dd解决三农问题：使用各种植物纤维，减少环境污染，节能，增加农民收入。

ee节能减排：使用木塑材料，减少木材的使用，减少森林的砍伐，使森林吸收二氧化碳，

使二氧化碳排放减少。

2.概述

木塑复合材料（WPC）(木粉、稻壳、秸秆等)和塑料(多为废弃热塑性塑料)为主要原料,经过

预处理和共混等使之结合成为一种新型的复合材料。这种材料克服了单一材料的缺点,充分

发挥材料中各组分的优势,不仅改进了材料的物理性能和加工性能,降低成本并扩大应用范围,

而且还提高了材料的附加值。它既能替代天然木材,又能解决废弃塑料无处消耗的环境问题,

因而越来越受到人们的重视。

木塑复合材料兼有木材和塑料的特性,力学性能好,既有木材良好的加工性,又有塑料的易成

型性,且热导率和热稳定性增加,热扩散系数低。半成品可锯、可刨、握钉力好,其成品美观、

寿命长、不开裂、不易翘曲变形,且吸湿膨胀率低、强度高、质量轻、稳定性好;耐腐蚀,抗强

酸强碱、防蛀、防水、不生真菌、抗紫外线,适于室外使用 ，而且植物纤维具有多孔性，在

一定工艺条件下，熔融的塑料基体可以渗入到植物纤维的细胞空腔中，达到增强改性的目的；

另外,木塑复合材料还具有环保性能好、可回收利用、原材料来源丰富等优点,其加工设备简

单、成本比纯木材或塑料低40%～60% 。基于木塑复合材料的各种优点,它已被广泛应用于

日常生活的各个领域。能够生产出铺板、护墙板、天花板、装饰板、踏脚板、壁板、高速公

路噪音隔板、海边铺地板、建筑模板、防潮板，还可做装饰边框、栅栏和庭园扶手、包装用

垫板和组合托盘，家具包括室外露天桌椅，船舶坐舱隔板、办公室隔板、贮存箱、花箱、活

动架，开发中的制品有披叠板、百页窗等。北京奥运场馆部分项目的建设也采用了这种材料。

另外木塑复合材料还可以应用在车辆内装饰、铁路轨枕,随着木塑复合材料制备工艺和设备

的完善,它将会在更多的领域得到广泛的应用。

3.木塑地板的生产能力、产品方案及质量指标

3.1效益分析、生产能力

该木塑复合材料（WPC）地板生产技术实用性强，产业化比较容易 。

效益分析 1) 价格稳定，且产品销售单价与销售量无关；2) 年生产总成本中，变动成本与

产量成正比，固定成本则与产量无关；3) 年销售量与年产量相同，不存在产品积压；4) 产

品以及产品组合不变。所以比较适合投资生产。

该项目投资小，见效快，投资回收期短，抗风险能力强，是一项切实可行的好项目。由于产

品有较好的市场前景，因而风险性较小。如果可以上多条生产线，同时按一日三班进行生产

工作，将会带来更大的经济效益，预期将达到400万平方米每年。

3.2产品生产方案

1.首先选取麦秸纤维为木材料，经粉碎处理，干燥，烘干，处理成麦秸粉备用

2．将市售的PVC与各种助剂，麦秸粉按配方组成混合造粒

3．再通过地板成型机模压出产品木塑地板

3.3产品规格及质量生产指标

指标 密度g/cm3 厚度mm 长mm 宽mm

数目

通用木塑地板欧洲木塑地板标准EN,一般要求检测一下项目：

项目 方法 项目 方法

1防滑测试 2防火测试

3质量标准 4绿色环保

5抗静电 6厚度

7重量 8.柔性测定

9.尺寸稳定性 10残余凹陷

11滚轮压痕 12耐磨系数

13抗化学性 14环境标准

4.原材料及规格

本设计项目是使用麦秸粉高填充PVC,加入设计配方，通过一系列的加工形成产品-木塑地

板。

4.1原材料

4.1.1聚氯乙烯

PVC材料用途极广， 主要用于制作：pvc发泡板、pvc吊顶、pvc水管、pvc踢脚线等以及

穿线管、电缆绝缘、塑料门窗、塑料袋 等方面。而且加工性能良好，制造成本低，耐腐蚀，

绝缘等。在实际使用中经常加入稳定剂、润滑剂、辅助加工剂、色料、抗冲击剂及其它添加

剂。具有不易燃性、高强度、耐气侯变化性以及优良的几何稳定性。PVC在加工时熔化温

度是一个非常重要的工艺参数，如果此参数不当将导致材料分解的问题。 PVC的流动特性

相当差，其工艺范围很窄。特别是大分子量的PVC材料更难于加工（这种材料通常要加入

润滑剂改善流动特性），因此通常使用的都是小分子量的PVC材料。 PVC的收缩率相当

低，一般为0.2~0.6%。PVC可分为软PVC和硬PVC。软PVC一般用于地板、天花板以及

皮革的表层，但由于软PVC中含有柔软剂(这也是软PVC与硬PVC的区别)，容易变脆,不

易保存，所以其使用范围受到了局限。硬PVC不含柔软剂，因此柔韧性好，易成型，不易

脆，无毒无污染，保存时间长，其性能如表2。所以选用，以下简称PVC。

EN13893 EN13501

EN ISO9001 EN-P335

EN1815 EN428

EN430 EN435

EN434 EN433

EN425 EN660-1

EN423 EN ISO14001

（表1）

0.809 10 125 23

4.1.2添加剂

润滑剂：加入润滑剂来降低熔体与加工机械之间以及熔体内部的摩擦与粘附，改善流动性，

促进加工成型，提高制品的表面质量。润滑剂分为外润滑剂和内润滑剂。由于木粉比较蓬松,

木粉与塑料的导热性差,挤出困难,使木粉在螺杆及流道内停留时间过长,容易出现烧焦现象。

为了避免这种情况,还要加入适量的润滑剂来改善加工性能,提高物料的流动性。目前常用的

润滑剂有聚乙烯蜡、硬脂酸锌、石蜡、乙撑双脂肪酸酰胺等。润滑剂的加入对木塑复合材料

力学性能的影响

增塑剂：可以降低加工温度，减少麦秸粉的分解和发烟，但是增塑剂的加入对木塑复合纤维

的机械性能产生影响，随着增塑剂的增加，复合材料的拉伸强度下降而断裂强度增加。

发泡剂：降低木塑材料的质量，降低成本等。

增韧、增强剂：提高木塑复合的性能

着色剂：麦秸粉中的可溶性物质易迁移到产品表面，使产品退色，并最终变成灰色，有时在

一定的使用环境下，还会产生黑斑等，着色剂可赋予制品色泽，起美观、易于分辨和提高耐

候性等作用。

4.2原材料规格

1 经处理麦秸粉：80目

2 pvc：PVC SG-5 山东博汇

指标 参数 指标 参数

冲击强度 弯曲强度

压缩强度 抗拉弹性率

延伸率 拉伸强度

硬度 吸水率

/cm2 700-1130kg/cm2

560-910kg/cm2 2.5-4.2

2-4 350-630kg/cm2

108-118 0.07-0.4%

（表2）

3 润滑剂：硬脂酸锌 硬脂酸钙 南京金陵化工厂有限责任公司

4 稳定剂：三碱式硫酸铅 环氧大豆油 武汉银飞精细化工厂

5活性碳酸钙：立达超微工业（苏州）有限公司

比表面积26,000 cm/g 平均粒径0.92µm

2

6 AC发泡剂；加威塑化有限公司

5.工艺过程说明

5.1工艺图

5.2麦秸粉改性处理

秸秆是成熟农作物茎叶（穗）部分的总称。通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油料、棉花、

甘蔗和其它农作物在收获籽实后的剩余部分。农作物光合作用的产物有一半以上存在于秸秆

中，秸秆富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等，是一种具有多用途的可再生的生物资。特点

是粗纤维含量高（30%-40%），并含有木质素等

a粉碎麦秸

洗涤至中性,再置于100℃的烘箱中干燥24h。

C麦秸粉的改性处理

本文运用的是一种新型的表面处理方法：包覆处理 称取一定量的甲苯，在加热到60度左

右，在不断搅拌下按1%的浓度加入pp粉料，搅拌至pp粉料完全溶解，冷却到室温，将烘

干的麦秸粉侵入其中，10分钟后取出挤干，放入80度烘箱中，散开烘干2h,取出放在干燥

器里备用麦秸纤维通过塑料研磨机粉碎成麦秸粉，再通过80目的筛子筛出麦秸粉，这样复

合材料的经济性，加工性和物理性能才能很好，在混合过程中麦秸粉不容易产生团聚现象。

b麦秸粉的预处理

将麦秸粉在45℃,10%H2SO4溶液中浸泡30min,主要去除影响性能的果胶等杂质清洗至中性

后,用10%NaOH溶液,在90℃下处理1h,低浓度的溶液处理，溶解木质中部分果胶、木质素

和半纤维素等低分子杂质，不改变主体纤维素的化学结构，而使微纤旋转角减小，分子取向

提高，从而提高微纤的断裂强度等，然后用蒸馏水。

5.3双螺杆造粒工艺参数说明

5.3.1挤出成型温度的影响

木塑复合材料在挤出加工过程中主要受机筒温度和机头温度所影响,机筒温度主要对复合材

料的混炼和塑化效果有决定性的影响,机头温度则对挤出成型有重要影响。机筒温度的升高

会使复合体系熔体表观粘度下降,有助于提高熔体的流动速率,但是温度过高会使木粉烧焦,

还会导致粘度过低等,木塑复合材料成型工艺及影响因素的研究37头压力,同时也不利于冷

却定型,易使制品表面出现熔接痕,使制品表面粗糙、强度差,影响挤出制品质量。因此在满足

物料充分塑化的前提下应尽量降低机筒温度。

机头口模到冷却定型的机头过渡段的温度控制对挤出制品质量的影响十分显著。如果此段的

温度过低,则会使木塑复合材料的粘度增大,流动困难,流道壁面处的物料会过早地冷却固化,

使物料不能充满机头流道,难以挤出成型;如果将此段的温度升高,则挤出制品表面质量会有

很大的改善。物料通过过渡段进入定型段是呈熔融状态,为了得到充分的定型,机头的温度应

该分段控制,即温度逐渐降低。由此可见,机头温度对于木塑复合材料的挤出成型是非常关键

的。一般机筒的温度应控制在150-195℃,机头的温度比其略低,为180-205℃。

5.3.2挤出机螺杆转速的影响

从固体输送理论和粘性流体输送理论可知,提高螺杆的转速可以提高挤出的产量,降低生

产成本和提高劳动生产率。但是随着螺杆转速的增加,物料在流道内受热的历程就会缩短,其

熔融效果就会变差,而且在口模处物料来不及冷却就被顶了出来,这样会使制品冷却不均匀,

造成制品表面出现波纹,影响挤出成型的质量和制品外观,严重时会造成制品不成型,使生产

不连续。同时由于挤出速度过快,挤出制品会存在内应力,在口模挤出后表面会变得粗糙甚至

破裂;当降低螺杆转速时,物料以层流向前推进,物料得到充分的冷却定型,所得制品表面十分

光滑,外观质量较好,但是产量很低。同时由于螺杆转速很低,使木粉在流道内的停留时间过长,

容易引起木粉的烧焦。因此,在挤出木塑复合材料时对挤出机螺杆应设定一最佳转速,既能提

高制品的质量又能提高产量,达到一个最优的生产条件。

5.3.3其它工艺条件的影响

除了温度和螺杆转速对木塑复合材料的性能有重要影响外,冷却速度、机头压力、排气等也

对其有一定的影响。机头口模处的冷却速度要适中,如果冷却速度过快,则物料表面会迅速形

成固化层,堵塞流道导致挤出无法进行;如果冷却速度很慢,则物料不易成型,造成制品表面不

均匀、出现分段现象。机头压力对木塑复合材料制品的质量有很重要的影响,当机头压力较

小时,容易使挤出的制品不密实,制品表面易出现波纹,得不到外观较好的制品,因此只要在允

许的压力范围内,压力越高制品越密实,挤出的质量就越好。排气效果对制品性能的影响也不

小,当原材料受热时,其本身带有的水分和其它可以挥发的物质会通过排气孔排出,如果排气

效果不好,则会在制品内形成气孔影响制品质量。

从固体输送理论公式和粘性流体输送理论公式中，可知转速与生产能力成正比。因此，提高

转速可以有效地增加生产能力，但木塑复合材料挤出加工过程中螺杆转速的增加受到许多限

制。过高的螺杆转速会导致物料的降解和糊化；同时，螺杆转速还影响着物料的停留时间和

挤出压力。只有在满足物料的挤出温度、剪切强度、混合质量及挤出机功率限制的前提下，

才能最大限度地提高转速以提高生产率。木塑复合材料挤出加工过程中，挤出机的温度和压

力控制也十分重要。若挤出温度过高，物料易降解，同时过高的温度使熔体的粘度较低，挤

出压力不足，造成制品表面粗糙，强度差，影响挤出质量。而温度过低使得塑料塑化不良，

不能充分包裹木粉，也会使制品的强度受到影响。同时，熔体破裂对口模温度比较敏感，过

高与过低的口模温度都会造成熔体破裂。适当地降低挤出机的温度，提高机头压力，降低螺

杆转速，可以有效地改善木塑复合体系挤出加工性能。

5.4模压成型参数说明

将混炼好的粒料放入模具， 再放入热压机热压成型，然后利用快速冷却的方法待上下压板

温度降至近100℃取出压好的板坯，完全冷却至室温后得到相应的产品

木粉与PVC内结合强度与热压温度呈显著的线性相关，热压温度每升高10℃，内结合强度

提高o．42MPa，当热压温度在185～195℃时，内结合强度变化不大；静曲强度和弹性模量

在155～165℃时，都有大幅度提高，静曲强度上升8．7MPa，弹性模量上升1．8GPa，而

在165～195℃时，呈现平稳趋势。吸水厚度膨胀率与热压温度呈显著的线性负相关，热压

温度每升高10℃，吸水厚度膨胀率平均下降了31．9％，性能得到了改善。木塑复合材料的

最佳因素：热压温度为175℃、热压时间为8min，压制密度为o．809／em3、10mm厚的木

塑复合材料

5.5地板成型工艺

在木塑地板工业生产领域主要有以下3种工艺路线：

1)热压成型地板工艺：此工艺可生产一定规格的不连续板材。

2)挤压成型地板工艺：挤出机和压机联用的一种挤出和加压的同步工艺. 其成型的板材长度

要大于热压成型的板材,制品综合性能优于挤出工艺的板材制品。

3)连续挤出成型地板工艺：这种成型工艺是采用传统的塑料制品挤出生产工艺，这对设备要

求比较高。

不同成型方法对产品性能的影响

成型工艺 抗曲强度Mpa 拉伸强度Mpa 冲击强度KJ／M²

压制

层压

挤出

34.5 13.7 15.2

56.9 9.3 4.5

15.5 6.5 2.2

（表3）

从表3可以看出，我们采用热压成型工艺，这样对于刚开始投入生产企业工业化比较合理。

6.主要工艺参数

6.1仿木PVC地板配方

仿木PVC地板配方（质量数）

PVC 100

经处理的麦秸粉 80

三碱式硫酸铅 4

环氧大豆油 3

硬脂酸锌 1

硬脂酸钙 0.5

氯化聚乙烯 5

活性碳酸钙 20

AC发泡剂 0.3

6.2制备麦秸粉工艺参数

6.3双螺杆造粒机工艺参数

机筒Ⅰ段 150-170℃ 机头口模段 180-205℃

机筒Ⅱ段 160-190℃ 双螺杆造粒机的转速 429r／min

机筒Ⅲ段 170-195℃ 螺杆直径

机筒Ⅳ段 180-195℃ 螺杆半径比 32：56

（表5）

6.4模压成型工艺参数

各单项性能的最佳工艺参数指标

指标 板坯密度／em3 热压温度℃ 热压时间min

静曲强度Mpa

冲击强度KJ／M²

吸水厚度膨胀率

0.809 175 8

0.809 175 8

0.809 175 8

(表6)

71.8mm

7.主要设备选择说明

塑料研磨机

塑料高速磨粉机生产系统能在常温下将各种软硬PVC、PP及改性PP、ABS、PS、PA、PC

等不同分子结构的塑料及非塑料类的(如纸类、木梢、皮革等)材料，磨成20目—80目粉末

状、尤其适合塑料原料改性、色母料填充、涂料等行业，这些粉体也被广泛用于注塑、挤出、

涂覆和滚塑，及流化床烧结、粗制和精细纺织品涂料、地毯背面涂料等加工行业，经塑料磨

粉机研磨的材料可以使不同成份的材料混合融解得更理想，从而使其产品不产生气泡，表面

更光滑，特别对共混改性材料和技术的开发利用。

双螺杆造粒机

木塑复合材料的挤出设备主要有以下几种：

1)单螺杆挤出机

单螺杆挤出机造价低,能耗低,速度慢,适用于生产规模小的企业,大中型企业一般都使用双螺

杆挤出机.

2)双螺杆挤出机

木塑复合材料加工业将双螺杆挤出机又分为同向平行双螺杆挤出机和异向锥型双螺杆挤出

机.同向平行双螺杆挤出机为高速、高能耗型设备,一般为组合式螺杆,可调节螺杆长径比和构

型(捏合块角度及其块数、不同捏合块组合方法) ,灵活设置排气口,可以直接加工木粉或植物

纤维,完成木粉干燥后与熔融的树脂混合再连续挤出,即木粉干燥和树脂熔融分开进行,因此

往往是由双阶挤出机组成.与同向平行双螺杆挤出机比,异向锥型双螺杆机被称之为低速、低

能耗型设备,非组合式螺杆. 与一般锥型双螺杆机比,为适应热敏树脂加工需要,要求螺杆设计

适应较宽的加工范围,对木纤维的切断作用小,树脂少时仍能均匀分散并与物料完全熔融

. 3)串联式磨盘螺杆挤出机

串联式磨盘螺杆挤出机是国际上20世纪研究成功的最新型混炼装备之一,它不仅具备了单螺

杆挤出机结构简单、挤出压力高、承载扭矩大的优点,而且具备磨盘挤出机超强的破碎、分

散、剪切、混合和塑化性能优势,同时还可以通过动盘和定盘结构形式的选择、间隙的调节

以及工艺条件的变化等手段实现对混炼工艺过程进行控制,因此用它可以制取一般混炼装置

难以加工的特殊高分子材料和高填充复合材料。

双螺杆挤出机依靠正位移原理输送物料，没有压力回流，加料容易；排气效果好，能够充分

地排除木粉中的可挥发成分；螺杆互相啮合，强烈的剪切作用使物料的混合、塑化效果更好；

物料停留时间短，不会出现木粉烧焦。因此，目前木塑复合材料主要的加工设备为双螺杆挤

出机。

选用积木式螺杆和机筒。剖分式双螺杆挤出机主机的螺杆、机筒均采 用先进的“积木式”设

计，螺杆由套装在芯轴上的各种形式的螺块组合而成，筒体内的内衬套根据螺块的不同可以

调整，从而根据物料品种等工艺要求灵活组合出理想的螺纹元件结构形式，实现 物料的输

送、塑化、细化、剪切、排气、建压以及挤出等各种工艺过程，从而较好地解决了一般难以

兼顾的所谓螺杆通用性与专用性的矛盾，达到一机多用、一机多能的目的。“积木式”设计的

另一优点是对于发生了磨损的螺杆和筒体元件可进行局部更换， 避免了整个螺杆或筒体的

报废，大大降低了维修成本。

l、主机双螺杆为高速同向啮合式，在各种螺纹及混炼元件中可产 生十分强烈而复杂的

物料传递交换、分流掺合以及剪切捏合等 作用。这些作用可通过改变螺杆构型及操作工艺

条件实现充分自如的调节控制，以满足适应各种工艺的要求。

2、准确的计量、合理的加料方式是严格执行配方的关键，也是保 证产品质量的第一关，

我们根据物料的性能，用户的需要，配有多种喂料方式，如体积计量、动态失重计量等等，

以满足不 同产品的需要。

3、先进的控制系统。该挤出机配有先进、美观的控制系统，其控 制元件大部分都采用

进口元件，质量好，灵敏度高。主机的运转参数如电流、电压、温度，扭矩等都很直观，所

以操作起来 非常方便，对操作工的要求也不高。

4、系统配有拉丝水冷切粒、热切水冷、热切风冷等几种切粒方.

热压成型机

在负压的基础上加以正压，配以专用胶水，对于PVC系列的加工，其线型到位及粘贴力是

负压设备无法相比的，由于它的压力大、温度低、膜压时间短，解决了负压设备加工工件时

（特别是大面积工件）的变形问题，使工件的变形程度大大降低。采用先进的电子新产品控

制，通过调整可对进台、升台、加温、真空、膜压、脱膜、降台的加工工序自动完成。主要

以油压及压缩空气为动力，因此要有足够的气压及气量，机架用钢板整体加工组成，整体结

构合理，两个工作台可以循环使用，也可单独使用。真空可调整为先低压，后高压吸覆,膜

压压力可达0.4MPa，通过调整，使产品达到理想效果。

8.主要设备特征及配合

在以上所述生产工艺中所用设备是通用机械,如高速混合机、粉碎机、干燥机、开炼机、热

压机、模具，而木塑复合材料的专用生产设备主要应用在挤出成型中。

由于加入的木质纤维大部分为粉料，而木粉结构蓬松不易对挤出机螺杆喂料，同时塑料基体

与填充料之间并不能形成理想的混合体并均匀一致地加入到挤出机中，所以加料过程中常常

会出现“架桥”和“抱杆”现象。特别是木粉中含有较多的水分时，这一现象就更为明显。加料

的不稳定不仅直接导致挤出产量低，还会使得挤出波动，造成挤出质量降低。同时由于加料

中断，物料在机筒内停留时间延长导致物料烧焦变色，影响制品的内在质量和外观。因此必

须对加料方式和加料量作严格的控制，一般采用强制加料装置以及饥饿喂料，以保证挤出的

稳定。因为木粉中含有大量的小分子挥发物质和水分，且它们极易为制品带来缺陷，而前处

理又无法完全清除它们。所以木塑复合材料挤出机排气系统的设计要比普通塑料挤出机给与

更多重视，在很大程度上，排气效果越好，挤出制品质量也越好，如有必要可以进行多阶排

气。

本设计项目主要设备规格参数如下：

(1) 塑料研磨机

生产企业:佛山市南海区峰惠机械设备有限公司

项目型号

主机功率

JS-35

380V50Hz

18.5KW

风机功率

380V50Hz

7.5KW

总功率

刀盘直径

出料细度 20目-80目

产量kg/h

外形尺寸 长2300X宽1000X高3300

(2) SHJ 系列平行双螺杆挤出造粒机设备

生产企业:南京浩特机械设备有限公司

设备型号参数 螺杆直径 螺杆转速 主电机功率 螺杆半径比 生产能力

SHJ-75 71.8 400/500 90-110 32-56 300-800

(3) TM105F-3T IMD热压成型机

项目型号

电机功率

发热功率

有效烘烤面积

烘烤温度 100-400摄氏度

油缸下降速度

整机重量

油缸最大出力

TM105F-3T IMD

2.2KW

2KW

300*200MM

140MM/S

350KG.

3tf T

28KW

ф350mm

50-150

9.关键问题说明

木塑复合材料的关键问题在于两种材料间的界面相容性，随着相容性的增加复合材料的力学

才能就越佳。麦秸粉表面大分子的重复单元每一个基环内含有3个经基，这些径基形成了分

子内氢键或分子间氢键，使纤维表现出较强的极性和亲水性而热塑性塑料多数为非极性

(PVC为极性)，具有疏水性，这就使基体与增强体间的界面润湿性、界面粘合性极差。对于

PFRTP共混复合体系，一般认为复合体系中的相界面是一个有一定厚度的区域—过渡带，

该区域由相邻两相间的可活动部分构成，大分子的链段可在其中相互扩散，并且存在着界面

间的化学键合作用。大分子链的扩散、润湿、相界面的形态、物理化学组成，以及分子间作

用力的大小等因素的总和决定了界面区域的力学强度，在PFRTP复合材料中，未经表面处

理的纤维相的“相畴”明显(纤维与树脂间存在十分清晰的相界面)，缺乏应有的粘结强度，不

能表现其固有的力学性能方面的优点。

利用化学处理方法可以达到减少纤维表面-OH基团的目的,或通过化学的方法使木纤维和基

体树脂间产生交联。主要方法有以下几种。

9.1偶联处理

偶联剂分子具有两个或两个以上的官能团,一个官能团与纤维素的羟基作用,另一个官能团与

聚合物基体的官能团作用。常见的偶联剂有硅烷、钛酸酯、异氰酸盐等化合物。它们通过化

学键将聚合物与木纤维连接起来,其中硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂是应用最广泛的两类偶联

剂。用于木纤维表面预处理的硅烷偶联剂有乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三甲氧基

硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、(甲基丙烯酰氧基) 丙基三甲氧基硅烷等。化学键理论普遍被

用来解释硅烷作为偶联剂改善木塑界面粘结性、提高复合材料的力学性能以及湿热稳定性的

原因。这个理论认为 ,具有双官能团的硅烷分子,通过化学键与木纤维中的纤维素分子相连,

其有机官能团与聚合物基体分子相连接,在界面处形成由共价键连接的连续相。通常硅烷可

结构简式X3Si2R 来表示,其中R 是一个基团,它可与聚合物基体反应;X代表另外一个基团,

在溶液中水解生成硅醇,它与纤维表面的羟基反应。在酸性条件下硅烷偶联剂能有效地与木

纤维发生化学交联。 典型的钛酸酯偶联剂如三异硬脂酰基钛酸异丙酯是通过酯基与木纤维

表面的醇羟基反应生成酯键而结合到木纤维的表面, 但是改性钛酸酯类偶联剂对木纤维P

聚烯烃复合体系的偶联效果不明显,木塑复合材料的拉伸强度和拉伸断裂伸长率提高幅度不

显著。

9.2接枝共聚处理

接枝共聚就是指马来酸酐、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯等单体在引发剂的作用下被引

发生成自由基,与热塑性聚合物或木纤维表面发生接枝共聚,从而引入与塑料基体相容性较好

的分子链。接枝是一种有效的植物纤维改性的方法,可以在复合前或复合的同时进行接枝。

复合前接枝法通常在溶液中进行,通过漂洗的方法,排除多余、未参加反应的融合剂。复合后

接枝法是在混合温度下进行,接枝速率、接枝比例、接枝频率均会影响木纤维与聚合物基体

界面间的相容性。接枝参数受到引发剂的种类、浓度以及被接枝的单体、反应条件的影响。

国外有许多学者对将烯烃类单体接枝到纤维素分子上进行了广泛的研究。

在纤维表面直接进行接枝时,单体不能进入有序的区域(结晶区) ,而只能进入非结晶区及无序

区。由于纤维的力学性能主要决定于有序区,因而接枝共聚改性的方法不能给复合材料性能

带来很大的变化。对纤维进行接枝处理方法界面改善状况比较明显,但工艺比较复杂

9.3酰化处理

酰化处理是用酸酐、酰氯等活性酰基化试剂处理木纤维,使其表面的纤维素、半纤维素分子

的部分羟基与之反应生成酯。因强极性的羟基被弱极性的酯基取代,部分结合氢键被破坏,木

纤维表面的极性降低,提高了木塑之间界面的相容性。。其作用机理为:

纤维- OH + CH3 - CO - O - CO - CH3 →

纤维- O - CO - CH3 + CH3COOH

该反应中一个乙酰基只和一个羟基缩合反应, 木纤维乙酰化将降低纤维的吸湿性能和膨胀

性能。

9.4塑料的表面预处理

由于塑料和木纤维的极性不同,为了改善两者之间的相容性,必须使其极性相似。通过对塑料

进行表面处理使其极性增加,也能够起到改善界面相容性的效果。具体方法是采用溶剂来改

变塑料的极性,也可以把塑料和添加剂直接投入双螺杆挤出机,使塑料在熔融状态下发生接枝

反应等改变极性。

9.5界面相溶剂

具有提高界面相溶作用的添加剂称为界面相溶剂,其分子内含有两种不同的链段:一端主要处

于热塑性高聚物相区,可与热塑性高聚物有较好的相溶性;另一链段主要存在于木纤维区,可

与木纤维分子化学键合,形成氢键或形成偶极- 偶极作用力等。两链段的结点处于两相界面

附近,使木塑相间的界面状况得到明显改善,界面能减小,界面粘合强度增大。

加人相容剂是最简单而且很有效的方法。合适的相容剂有马来酸配接枝聚丙烯(MAH一g一

PP)、异氰酸酷、亚甲基丁二酸醉等。这些相容剂大部分含有梭基或酞基，能够与纤维中的

羟基发生醋化反应，降低纤维的极性和吸湿性，使其与树脂有很好的相容性，其中以MAH

一g一PP的应用较为普遍，但是唯一的缺点就是价格比较昂贵，所以另辟新的途径。

理论分析：吸水性：偶联过程是偶联剂水解（或醇解）生成乙烯基硅醇，乙烯基硅醇上的羟

基与麦秸粉分子上的羟基缩水，从而减少了纤维素分子上的自由羟基而降低其吸水性，这当

然不如在纤维表面包覆一层PP分子更能显著地降低麦秸粉的吸水性； 两种材料的相容性：

偶联处理后，麦秸粉表面增加许多较深的皱纹，这是偶联到麦秸粉表面所形成的，这样有利

于纤维与树脂的混合，也有利于增加基体树脂与麦秸粉间的界面结合强度，而包覆后，麦秸

粉表面变得光滑，这是PP在麦秸粉表面形成的膜，包覆制备的复合材料，外面一层的PP

膜可容易地与PVC结合； 表面处理麦秸粉单丝强度:偶联改变了纤维素的分子结构，增加

部分不提供强度，所以纤维的强度下降，包覆因为在纤维表面简单地包覆了一层PP分子，

而PP不与纤维素发生反应，不影响纤维的分子结构，包覆只有一点，也没大大增加麦秸粉

的强度。

在纤维增强塑料复合材料中,基体的作用是把纤维连结成一个整体,保持纤维间的相对位置,

使纤维能协同作用,并起传递载荷的作用。纤维在基体中均匀分散,才能起到主要的承载和增

强基体的作用。而增强基体的效果,与纤维含量及其在基体中的分散程度有很大关系。为了

充分发挥麦秸纤维的应用价值,降低复合材料的成本,在保证材料力学性能较好的前提下,应

尽量提高麦秸纤维的用量。

结论

1.选取80目的麦秸粉，使得与树脂PVC混合时不容易发生团聚，达到分散均匀

2.采用包覆的改性方法，大大提高了植物纤维与树脂基体间的相容性，提高了WPC的机械

性能

3.采取先双螺杆造粒再模压两步法，解决了在成型加工时麦秸粉易降解变色，PVC热降解的

问题

4.合理的配方设计和成型工艺，既能保证了产品的性能和经济效益，又能够在企业的竞争中

利于不败之地

/麦秸粉复合地板将会给企业带来巨大的经济效益，又会在新时代中崭露头角，意义非

常重大

参考文献

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[2]王颖 聚丙烯- 木纤维木塑复合材料的研究 (安徽建筑工业学院材料与化学工程学院,安

徽合肥230601)

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（山东理工大学 轻工与农业工程学院，山东 淄博 255091）

[10]钟鑫薛,平丁药.木塑复合材料性能研究的关键问题 （北京化工大学塑料机械及塑料工程

研究所，北京 100029）

问题

1.为什么用pvc

PVC材料加工性能良好，制造成本低，耐腐蚀，绝缘，具有不易燃性、高强度、耐气侯变

化性以及优良的几何稳定性。硬PVC不含柔软剂，因此柔韧性好，易成型，不易脆，无毒

无污染，保存时间长。

2.生产木塑地板与普通地板的优势

1.产品成本，又可以提高产品的使用性能，甚至赋予木材和塑料材料全新的性能。半成品可

锯、可刨、握钉力好,其成品美观、寿命长、不开裂、不易翘曲变形,且吸湿膨胀率低、强度

高、质量轻、稳定性好;耐腐蚀,抗强酸强碱、防蛀、防水、不生真菌、抗紫外线,适于室外使

用 ，而且植物纤维具有多孔性，在一定工艺条件下，熔融的塑料基体可以渗入到植物纤维

的细胞空腔中，达到增强改性的目的。

2.白色污染（塑料），农民对生物质废弃物往往采用烧荒的办法处理，这引起大面积烟雾污

染，以降低这些给环境所带来的污染。

3. 既符合国家经济形势发展的需要，也衬合国家的产业政策，而且产品使用范围广。

3.添加麦秸粉时耐磨性能怎么解决

添加麦秸粉可以提高产品的使用性能，甚至赋予木材和塑料材料全新的性能，耐磨性能不会

受到大的影响，植物纤维具有多孔性，在一定工艺条件下，熔融的塑料基体可以渗入到植物

纤维的细胞空腔中，达到增强改性的目的。