Como melhorar a resistência ao envelhecimento e às intempéries dos materiais compósitos de madeira e plástico (principalmente decks WPC)？

Como melhorar a resistência ao envelhecimento e às intempéries de compósito de madeira e plástico materiais (principalmente Decks WPC)？

O envelhecimento e os danos climáticos dos materiais compósitos de madeira plástica WPC manifestam-se principalmente pelos efeitos da humidade, luz e temperatura durante a utilização na sua cor, propriedades físicas e propriedades mecânicas.
Decks WPC é geralmente dotado de funções de resistência ao envelhecimento e às intempéries através da adição de modificadores resistentes ao envelhecimento e às intempéries, tratando a matriz do componente principal do WPC e adicionando cargas.
Adicionar modificadores anti-envelhecimento e resistentes às intempéries

Devido às suas vantagens de operação simples e fácil implementação, a adição de agentes anti-envelhecimento e de modificação das condições climatéricas tornou-se um método comummente utilizado para a modificação das condições climatéricas e anti-envelhecimento dos WPC. Um estudo testou o efeito de diferentes teores de estabilizadores UV na resistência natural às intempéries de materiais compósitos de PP reforçados com pó de carvalho com base na norma ASTMD1435-03. Verificou-se que os estabilizadores UV podem aumentar significativamente a resistência às intempéries dos WPC e que a quantidade óptima de adição é 1,0%.
Os absorventes de UV podem melhorar eficazmente a solidez da cor da superfície e a resistência à água dos pavimentos de madeira de plástico à base de polietileno de alta densidade (HDPE), mas devido à exposição a altas temperaturas, a resistência à flexão dos Decks WPC é reduzida. Os estabilizadores de luz também podem melhorar efetivamente a resistência ao envelhecimento dos WPCs, reduzir a degradação das propriedades mecânicas causadas pelo envelhecimento e não têm um efeito significativo na diferença de cor dos WPCs antes e depois do envelhecimento.

O borato de zinco e os estabilizadores de luz (incluindo estabilizadores de luz de amina impedida e absorventes de UV) podem prevenir eficazmente os danos causados pela luz UV ao WPC, entre os quais o estabilizador de luz de amina impedida/composto de borato de zinco e o absorvente de UV/composto de borato de zinco têm melhor desempenho anti-envelhecimento UV. A vitamina E pode limitar a foto-oxidação do WPC à base de PP. Quando o teor de vitamina E é de 0,4% e 1,2%, o WPC tem um melhor desempenho de flexão, menos desvanecimento da cor e fissuras na superfície, e uma resistência às intempéries significativamente melhorada. Por conseguinte, a vitamina E é um agente anti-fotodegradação eficaz para materiais compósitos.

Devido ao elevado preço da vitamina E, esta pode ser utilizada em combinação com antioxidantes de fosfito. A combinação de 0,2% de vitamina E e 1,0% de antioxidantes de fosfito não só tem um pequeno impacto na resistência à flexão e no módulo de elasticidade do WPC, como também reduz significativamente as alterações de cor e as fissuras na superfície do WPC, aumentando significativamente a sua resistência às intempéries. Além disso, os solventes hidrofílicos, como o polietilenoglicol e os álcoois gordos hidrofóbicos de cadeia longa, bem como os compostos metálicos, como o dióxido de titânio modificado, podem melhorar eficazmente o envelhecimento e a resistência às intempéries do WPC.

Tratamento da matriz do componente principal do WPC
O tratamento dos principais componentes do WPC, incluindo materiais de madeira e plásticos, é outra forma de melhorar a resistência ao envelhecimento e às intempéries do WPC. Os investigadores costumam pré-tratar os materiais de madeira utilizando acetilação ou agentes de acoplamento para tratar o pó de madeira e, em seguida, compô-lo com HDPE para obter WPC com uma resistência à degradação UV, resistência à corrosão e resistência à humidade significativamente melhoradas.
A utilização de acetato, propionato e benzoato para modificar a esterificação do pó de madeira de choupo tem um impacto significativo na resistência às intempéries, na durabilidade biológica e nas propriedades físicas e mecânicas dos compósitos à base de HDPE. A superfície do WPC à base de pó de madeira esterificada apresenta um mínimo de fissuras e alterações de cor causadas pelas intempéries, aumentando a durabilidade e tendo um bom efeito inibidor sobre os fungos da podridão castanha e da podridão branca. O tratamento de tingimento do pó de madeira pode aumentar a resistência ao envelhecimento e às intempéries do WPC. O WPC preparado por tingimento de pó de madeira tem um valor de brilho superficial mais elevado, menos fissuras e um menor impacto no seu desempenho de flexão.
Após a extração do pó de madeira (incluindo a extração com tolueno/etanol, acetona/água e água quente) ou a deslenhificação (ou seja, tratamento com clorito de sódio/ácido acético), a alteração da cor da superfície do WPC à base de HDPE preparado após a experiência de envelhecimento acelerado é muito pequena, com elevada resistência à flexão, resistência à flexão estática e módulo de elasticidade, e melhorou significativamente a resistência ao envelhecimento e às intempéries.
Além disso, pesquisas sobre o pré-tratamento de plásticos descobriram que uma fração de massa 30% da suspensão de diisocentil ftalato é completamente misturada com HDPE por 30 minutos a 75 ℃ e, em seguida, estearato de zinco, estabilizador ultravioleta e pó de pinho são adicionados ao WPC composto. Experiências artificiais de resistência às intempéries mostraram que quanto maior o conteúdo do estabilizador, melhor a resistência aos raios UV e ao envelhecimento e resistência às intempéries do WPC.
Utilizando a tecnologia de moldagem por transferência de resina assistida por vácuo, o metileno difenil diisocianato/poliol foi injetado em materiais compósitos à base de fibras tecidas para preparar materiais compósitos reforçados. A resistência ao envelhecimento e a resistência às intempéries foram avaliadas com base em experiências de envelhecimento acelerado. Os resultados mostraram que a taxa de alteração da cor e a alteração total da cor do material compósito eram inferiores às do material compósito não tratado, e a modificação da resina melhorou a resistência ao envelhecimento e às condições climatéricas do material compósito.

Adicionar enchimentos
De acordo com a literatura relevante, a adição de cargas também pode melhorar efetivamente o envelhecimento e a resistência às intempéries do WPC. O efeito das cargas de carbono, como o negro de carbono, a grafite, a grafite expansível, os nanotubos de carbono e as fibras de carbono no envelhecimento e na resistência às intempéries do WPC à base de PP foi estudado com base em experiências de envelhecimento acelerado. Verificou-se que as cargas de carbono podem efetivamente suprimir as alterações de cor da superfície do WPC e melhorar o seu desempenho em termos de resistência ao envelhecimento e às intempéries, tendo a fibra de carbono um melhor efeito.
As cargas inorgânicas, como o nano carbonato de cálcio e o pó de talco, podem não só aumentar efetivamente a resistência à degradação e às intempéries dos materiais compósitos, mas também melhorar as propriedades mecânicas dos materiais compósitos. A experiência de envelhecimento acelerado por UV do WPC à base de HDPE reforçado com argila vermelha modificada com agente de acoplamento de silano revelou que o enchimento de argila vermelha modificada com agente de acoplamento de silano pode prevenir eficazmente a fotodegradação do WPC. Quando a quantidade de agente de enchimento adicionado é 5%, a mudança de cor do WPC é a mais pequena e o desempenho de resistência ao envelhecimento é o melhor.