Wie verbessert man die Alterungs- und Witterungsbeständigkeit von Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffen (hauptsächlich WPC-Terrassendielen)？

Wie verbessert man die Alterungs- und Witterungsbeständigkeit von Holz-Kunststoff-Verbundstoff Materialien (hauptsächlich WPC-Terrassendielen)？

Die Alterung und Klimaschäden von WPC-Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffen zeigen sich vor allem durch die Auswirkungen von Feuchtigkeit, Licht und Temperatur während der Nutzung auf die Farbe, die physikalischen Eigenschaften und die mechanischen Eigenschaften.
WPC-Terrassendielen wird im Allgemeinen durch die Zugabe von alterungs- und witterungsbeständigen Modifikatoren, die Behandlung der Hauptkomponentenmatrix von WPC und die Zugabe von Füllstoffen mit alterungs- und witterungsbeständigen Funktionen ausgestattet.
Zusatz von Anti-Aging- und witterungsbeständigen Modifikatoren

Die Zugabe von Alterungsschutz- und Witterungsschutzmitteln ist aufgrund ihrer einfachen Handhabung und leichten Implementierung zu einer häufig verwendeten Methode für die Alterungsschutz- und Witterungsmodifikation von WPC geworden. In einer Studie wurde die Wirkung verschiedener UV-Stabilisatoren auf die natürliche Witterungsbeständigkeit von mit Eichenpulver verstärkten PP-Verbundwerkstoffen auf der Grundlage von ASTMD1435-03 untersucht. Es wurde festgestellt, dass UV-Stabilisatoren die Witterungsbeständigkeit von WPC erheblich verbessern können, und die optimale Zugabemenge beträgt 1,0%.
UV-Absorber können die Farbechtheit und die Wasserbeständigkeit von Kunststoffböden auf der Basis von Polyethylen hoher Dichte (HDPE) wirksam verbessern, aber aufgrund der hohen Temperaturbelastung wird die Biegefestigkeit von WPC-Terrassendielen reduziert wird. Lichtstabilisatoren können auch die Alterungsbeständigkeit von WPCs wirksam verbessern, die Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften durch Alterung verringern und haben keinen signifikanten Einfluss auf den Farbunterschied von WPCs vor und nach der Alterung.

Zinkborat und Lichtstabilisatoren (einschließlich gehinderter Amin-Lichtstabilisatoren und UV-Absorber) können die Schädigung von WPC durch UV-Licht wirksam verhindern, wobei der Verbund aus gehindertem Amin-Lichtstabilisator und Zinkborat sowie der Verbund aus UV-Absorber und Zinkborat eine bessere Leistung gegen die UV-Alterung aufweisen. Vitamin E kann die Photooxidation von WPC auf PP-Basis einschränken. Bei einem Vitamin-E-Gehalt von 0,4% und 1,2% hat WPC eine bessere Biegeleistung, weniger Farbausbleichung und Oberflächenrisse sowie eine deutlich verbesserte Wetterbeständigkeit. Daher ist Vitamin E ein wirksames Mittel gegen Photodegradation bei Verbundwerkstoffen.

Aufgrund des hohen Preises von Vitamin E kann es in Kombination mit Phosphit-Antioxidantien verwendet werden. Die Kombination von 0,2% Vitamin E und 1,0% Phosphit-Antioxidantien hat nicht nur eine geringe Auswirkung auf die Biegefestigkeit und den Elastizitätsmodul von WPC, sondern reduziert auch deutlich Farbveränderungen und Risse auf der Oberfläche von WPC, wodurch die Witterungsbeständigkeit erheblich verbessert wird. Darüber hinaus können hydrophile Lösungsmittel wie Polyethylenglykol und hydrophobe langkettige Fettalkohole sowie Metallverbindungen wie modifiziertes Titandioxid die Alterungs- und Witterungsbeständigkeit von WPC wirksam verbessern.

WPC Hauptkomponente Matrixbehandlung
Eine weitere Möglichkeit, die Alterungs- und Witterungsbeständigkeit von WPC zu verbessern, ist die Behandlung der Hauptbestandteile von WPC, einschließlich Holzwerkstoffen und Kunststoffen. In der Regel werden Holzwerkstoffe durch Acetylierung oder Kopplungsmittel vorbehandelt, um das Holzpulver zu behandeln. Anschließend wird es mit HDPE zusammengesetzt, um WPC mit deutlich verbesserter UV-Abbau-, Korrosions- und Feuchtigkeitsbeständigkeit zu erhalten.
Die Verwendung von Acetat, Propionat und Benzoat zur Veresterung von Pappelholzmehl hat erhebliche Auswirkungen auf die Witterungsbeständigkeit, die biologische Haltbarkeit sowie die physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Verbundwerkstoffen auf HDPE-Basis. Die Oberfläche von verestertem Holzpulver auf WPC-Basis weist nur minimale Risse und Farbveränderungen durch Witterungseinflüsse auf, was die Haltbarkeit erhöht und eine gute Hemmwirkung auf Braun- und Weißfäulepilze hat. Die Färbebehandlung mit Holzpulver kann die Alterungs- und Witterungsbeständigkeit von WPC verbessern. Die durch Einfärben von Holzpulver hergestellten WPC haben einen höheren Oberflächenglanz, weniger Risse und eine geringere Auswirkung auf das Biegeverhalten.
Nach der Extraktion des Holzpulvers (einschließlich Toluol/Ethanol, Aceton/Wasser und Heißwasserextraktion) oder der Delignifizierung (d.h. Natriumchlorit/Essigsäure-Behandlung) ist die Farbveränderung der Oberfläche von WPC auf HDPE-Basis, die nach einem beschleunigten Alterungsexperiment hergestellt wurde, sehr gering, mit hoher Biegefestigkeit, statischer Biegefestigkeit und Elastizitätsmodul und deutlich verbesserter Alterungs- und Wetterbeständigkeit.
Darüber hinaus haben Untersuchungen zur Vorbehandlung von Kunststoffen ergeben, dass eine 30%-Massenfraktion einer Diisocentylphthalat-Suspension 30 Minuten lang bei 75 ℃ gründlich mit HDPE gemischt wird und dann Zinkstearat, UV-Stabilisator und Kiefernpulver dem WPC-Verbundstoff zugesetzt werden. Versuche zur künstlichen Witterungsbeständigkeit haben gezeigt, dass die UV-Beständigkeit sowie die Alterungs- und Witterungsbeständigkeit von WPC umso besser sind, je höher der Gehalt an Stabilisatoren ist.
Mit Hilfe der vakuumunterstützten Harztransfertechnik wurde Methylendiphenyldiisocyanat/Polyol in gewebte Faserverbundwerkstoffe injiziert, um verstärkte Verbundwerkstoffe herzustellen. Die Alterungsbeständigkeit und Witterungsbeständigkeit wurden anhand von Experimenten zur beschleunigten Alterung bewertet. Die Ergebnisse zeigten, dass die Farbänderungsrate und die Gesamtfarbänderung des Verbundwerkstoffs geringer waren als die des unbehandelten Verbundwerkstoffs, und die Harzmodifikation verbesserte die Alterungs- und Witterungsbeständigkeit des Verbundwerkstoffs.

Hinzufügen von Füllstoffen
Nach einschlägigen Literaturberichten kann die Zugabe von Füllstoffen auch die Alterungs- und Witterungsbeständigkeit von WPC wirksam verbessern. Die Wirkung von Kohlenstoff-Füllstoffen wie Ruß, Graphit, expandierbarem Graphit, Kohlenstoff-Nanoröhren und Kohlenstofffasern auf die Alterung und Witterungsbeständigkeit von PP-basierten WPC wurde anhand von Experimenten zur beschleunigten Alterung untersucht. Es wurde festgestellt, dass Kohlenstofffüllstoffe die Farbveränderungen der Oberfläche von WPC wirksam unterdrücken und die Alterungs- und Witterungsbeständigkeit verbessern können, wobei Kohlenstofffasern eine bessere Wirkung haben.
Anorganische Füllstoffe wie Nano-Calciumcarbonat und Talkpulver können nicht nur die Degradations- und Witterungsbeständigkeit von Verbundwerkstoffen wirksam erhöhen, sondern auch die mechanischen Eigenschaften von Verbundwerkstoffen verbessern. Das Experiment zur beschleunigten UV-Alterung von WPC auf HDPE-Basis, das mit Silan-Kopplungsmittel-modifiziertem rotem Ton verstärkt wurde, ergab, dass die Füllung mit Silan-Kopplungsmittel-modifiziertem rotem Ton die Photodegradation von WPC wirksam verhindern kann. Wenn die Menge des hinzugefügten Füllstoffs 5% beträgt, ist die Farbveränderung von WPC am geringsten und die Alterungsbeständigkeit am besten.