كيفية تحسين تقادم المواد البلاستيكية الخشبية المركبة المصنوعة من البلاستيك الخشب ومقاومتها للعوامل الجوية (خاصةً التزيين الخشبي WPC)？

كيفية تحسين تقادم ومقاومة الشيخوخة والطقس في مركب الخشب والبلاستيك المواد (بشكل رئيسي تلبيسة WPC)？

تتجلى الشيخوخة والأضرار المناخية للمواد البلاستيكية الخشبية المركبة من الخشب والبلاستيك WPC بشكل أساسي من خلال تأثيرات الرطوبة والضوء ودرجة الحرارة أثناء الاستخدام على لونها وخصائصها الفيزيائية وخصائصها الميكانيكية.
تلبيسة WPC يتم تزويدها عمومًا بوظائف مقاومة الشيخوخة والطقس عن طريق إضافة معدّلات مقاومة الشيخوخة والطقس، ومعالجة مصفوفة المكوّن الرئيسي من WPC، وإضافة مواد مالئة.
إضافة معدِّلات مقاومة للشيخوخة ومعدِّلات مقاومة للعوامل الجوية

نظرًا لمزايا التشغيل البسيط وسهولة التنفيذ، أصبحت إضافة عوامل مقاومة الشيخوخة وتعديل الطقس طريقة شائعة الاستخدام لمقاومة الشيخوخة وتعديل الطقس لمركب WPC. وقد اختبرت دراسة تأثير محتويات مثبتات الأشعة فوق البنفسجية المختلفة على مقاومة الطقس الطبيعية للمواد المركبة من البولي بروبيلين المقوى بمسحوق البلوط على أساس ASTMD1435-03. وقد تبين أن مثبتات الأشعة فوق البنفسجية يمكن أن تعزز بشكل كبير من مقاومة الطقس لمركب WPC، وأن الكمية المضافة المثلى هي 1.0%.
يمكن لامتصاص الأشعة فوق البنفسجية تحسين ثبات لون السطح ومقاومة الماء للأرضيات الخشبية البلاستيكية القائمة على البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) بشكل فعال، ولكن بسبب التعرض لدرجات الحرارة العالية، فإن مقاومة الانحناء تلبيسة WPC تقل. يمكن للمثبتات الضوئية أيضًا أن تحسن بشكل فعال من مقاومة تقادم المواد القابلة للدهن WPCs، وتقلل من تدهور الخواص الميكانيكية الناجم عن التقادم، وليس لها تأثير كبير على اختلاف لون المواد القابلة للدهن قبل التقادم وبعده.

يمكن لمثبتات بورات الزنك والمثبتات الضوئية (بما في ذلك مثبتات ضوء الأمين المعوق ومثبتات ضوء الزنك وممتصات الأشعة فوق البنفسجية) أن تمنع بشكل فعال تلف الأشعة فوق البنفسجية في WPC، ومن بينها مثبت ضوء الأمين المعوق/مركب بورات الزنك ومركب ممتص الأشعة فوق البنفسجية/مركب بورات الزنك الذي يتمتع بأداء أفضل في مقاومة الشيخوخة بالأشعة فوق البنفسجية. يمكن لفيتامين E أن يحد من الأكسدة الضوئية لمركب WPC القائم على PP. عندما يكون محتوى فيتامين E هو 0.4% و1.2%، فإن WPC يتمتع بأداء ثني أفضل، وأداء أقل في بهتان اللون وتشققات السطح، ومقاومة أفضل للطقس بشكل ملحوظ. لذلك، يعتبر فيتامين E عامل فعال مضاد للتحلل الضوئي للمواد المركبة.

نظرًا لارتفاع سعر فيتامين E، يمكن استخدامه مع مضادات الأكسدة الفوسفاتية. لا يؤثر الجمع بين 0.2% فيتامين E و1.0% الفوسيت الفوسفاتي المضاد للأكسدة تأثيرًا بسيطًا على قوة الانحناء ومعامل المرونة في WPC فحسب، بل يقلل أيضًا بشكل كبير من تغيرات اللون والتشققات على سطح WPC، مما يعزز بشكل كبير من مقاومته للعوامل الجوية. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن للمذيبات المحبة للماء مثل البولي إيثيلين جلايكول والكحوليات الدهنية طويلة السلسلة الكارهة للماء، وكذلك المركبات المعدنية مثل ثاني أكسيد التيتانيوم المعدل، أن تحسن بشكل فعال من مقاومة WPC للتقادم والطقس.

معالجة مصفوفة المكون الرئيسي WPC
تُعد معالجة المكونات الرئيسية لـ WPC، بما في ذلك المواد الخشبية والبلاستيك، طريقة أخرى لتعزيز مقاومة WPC للتقادم والطقس. عادةً ما يقوم الباحثون بمعالجة المواد الخشبية مسبقًا باستخدام الأسيتيل أو عوامل الاقتران لمعالجة مسحوق الخشب، ثم تركيبها مع البولي إيثيلين عالي الكثافة للحصول على WPC مع مقاومة محسنة بشكل كبير للتدهور بالأشعة فوق البنفسجية ومقاومة التآكل ومقاومة الرطوبة.
إن استخدام الأسيتات والبروبيونات والبنزوات لتعديل أسترة مسحوق خشب الحور الخشبي له تأثير كبير على مقاومة الطقس والمتانة البيولوجية والخصائص الفيزيائية والميكانيكية للمركبات القائمة على البولي إيثيلين عالي الكثافة. يُظهر سطح مسحوق خشب WPC القائم على مسحوق الخشب بالأسترة الحد الأدنى من التشققات والتغيرات اللونية الناجمة عن العوامل الجوية، مما يعزز المتانة وله تأثير مثبط جيد على فطريات العفن البني والعفن الأبيض. يمكن أن تعزز معالجة الصباغة بمسحوق الخشب من مقاومة WPC للتقادم والعوامل الجوية. تتميز WPC المحضرة عن طريق صبغ مسحوق الخشب بقيمة لمعان أعلى للسطح، وتشققات أقل، وتأثير أقل على أداء الانحناء.
بعد استخلاص مسحوق الخشب (بما في ذلك استخلاص التولوين/الإيثانول، والأسيتون/الماء، واستخلاص الماء الساخن) أو إزالة الشحوم (أي معالجة كلوريت الصوديوم/حمض الخليك)، يكون تغير لون سطح البولي إيثيلين المشكل من البولي إيثيلين عالي الكثافة الذي تم تحضيره بعد تجربة التعتيق المتسارع صغيرًا جدًا، مع قوة ثني عالية، وقوة ثني ثابتة، ومعامل مرونة، وتحسن كبير في مقاومة الشيخوخة والعوامل الجوية.
وبالإضافة إلى ذلك، وجدت الأبحاث التي أجريت على المعالجة المسبقة للبلاستيك أن جزءًا كتليًا 30% من معلق ثنائي ثنائي ثنائي السنتيل الفثالات يتم خلطه جيدًا مع البولي إيثيلين عالي الكثافة لمدة 30 دقيقة عند 75 درجة مئوية، ثم يضاف ستيرات الزنك ومثبت الأشعة فوق البنفسجية ومسحوق الصنوبر إلى مركب WPC. وقد أظهرت تجارب مقاومة الطقس الاصطناعية أنه كلما زاد محتوى المثبت، كانت مقاومة الأشعة فوق البنفسجية ومقاومة الشيخوخة والطقس لمركب WPC أفضل.
باستخدام تقنية القولبة بنقل الراتينج بمساعدة التفريغ، تم حقن ثنائي فينيل الميثيلين ثنائي الفينيل ثنائي السيانات/البوليول في مواد مركبة قائمة على الألياف المنسوجة لتحضير مواد مركبة مقواة. تم تقييم مقاومة الشيخوخة ومقاومة الطقس بناءً على تجارب الشيخوخة المتسارعة. أظهرت النتائج أن معدل تغير اللون وتغير اللون الكلي للمواد المركبة كان أقل من المواد المركبة غير المعالجة، كما أن تعديل الراتنج عزز من تقادم المواد المركبة ومقاومة الطقس.

إضافة مواد مالئة
ووفقًا لتقارير الأدبيات ذات الصلة، يمكن أن تؤدي إضافة مواد الحشو أيضًا إلى تحسين تقادم ومقاومة الطقس في خامات WPC بشكل فعال. تمت دراسة تأثير الحشوات الكربونية مثل أسود الكربون، والجرافيت، والجرافيت القابل للتمدد، والأنابيب النانوية الكربونية، وألياف الكربون على تقادم ومقاومة الطقس لخام الخشب المبلور القائم على البولي بروبيلين (PP) استنادًا إلى تجارب الشيخوخة المتسارعة. وقد تبين أن مواد الحشو الكربونية يمكن أن تمنع بفعالية تغيرات لون سطح WPC وتحسن أداء التقادم ومقاومة الطقس، مع وجود تأثير أفضل لألياف الكربون.
لا يمكن للمواد المالئة غير العضوية مثل كربونات الكالسيوم النانوية ومسحوق التلك أن تعزز بشكل فعال مقاومة التحلل ومقاومة الطقس للمواد المركبة فحسب، بل يمكنها أيضًا تحسين الخواص الميكانيكية للمواد المركبة. وجدت تجربة الشيخوخة المعجلة بالأشعة فوق البنفسجية ل WPC القائم على HDPE المعزز بعامل اقتران السيلان المعدل بالطين الأحمر أن حشو الطين الأحمر المعدل بعامل اقتران السيلان يمكن أن يمنع بشكل فعال التحلل الضوئي ل WPC. عندما تكون كمية عامل الحشو المضافة هي 5%، يكون تغير لون WPC هو الأصغر ويكون أداء مقاومة الشيخوخة هو الأفضل.