《植物纤维与高分子复合挤出装饰型材生产技术及装备》

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本项目属于化工科学技术领域塑料工业专用设备;塑料制品加工技术。植物纤维与高分子复合材料是以农业废弃物纤维为主要材料,通过添加功能性助剂,利用专用挤出设备成型的比强度高、外形美观、零甲醛的新型绿色复合材料,可完全替代纯木制品。本项目实施之前,该类国产设备在生产效率和产品高性能化等方面与国外先进技术的差距明显,产业发展急需系统的科技支撑。2008年以来,在相关项目支持下,由山东通佳机械牵头,联合北京化工大学等科研机构,针对植物纤维增强复合材料产业链的共性和关键技术进行重点攻关,建立起以挤出成型技术为核心,拥有自主知识产权、总体技术国际先进的植物纤维增强复合材料的制造技术体系,形成以下成果:(1)研究探明了植物纤维与高分子复合材料成型机理以及结构形态控制与制品性能间的关系,建立了植物纤维复合材料界面改性、加工应用和成型技术体系。通过偶联剂接枝聚烯烃材料设计和纤维材料双向融插润滑包覆工艺,攻克解决了秸秆纤维复合材料界面相容性差、挤出成型压力大、制品表面质量差等技术难题。开辟了以多种农业废弃物纤维作为主要增强材料的新型复合材料应用技术体系,为总量巨大的植物纤维生产高附加值产品提供有效途径。(2)研制成功高性能植物纤维增强高分子复合材料制品成型成套技术及装备。研究开发了采取低剪切、低温均化螺杆元件的超锥形短流程异向双螺杆排气式挤出装备,解决了秸秆纤维加工过程中易热分解、易切断、水分排出困难等技术难题,完整保持了秸秆纤维的原有特性,成型制品综合物理机械性能显著提高。(3)为解决复合挤出型材使用强度和握钉力性能差的技术难题,发明了植物纤维增强复合材料模内微分叠层挤出成型方法和设备,可将植物纤维增强复合材料在模头内分割、扭转后层叠形成几十乃至上百层交替的微观形态,可使植物纤维在复合体系中呈三维立体空间增强结构,在普通植物纤维复合挤出成型体系的基础上,强度和刚性以及握钉力提高3倍以上。(4)研究成功聚烯烃类聚合物植物纤维增强微孔发泡成型工艺及设备,开发出多组分复合发泡和成核剂以及渐扩式模具结构,攻克解决了聚烯烃材料相态转变时熔融黏度急剧下降所造成了气泡破裂、发泡工艺难以控制的技术难题。形成的芯部带有封闭式微孔和高强度硬质皮层的复合结构,可进一步降低产品密度,钝化产品应力,显著提高产品的应用水平。本项目经过科技成果鉴定为填补国内空白,达到了国际同类设备的先进水平。项目已获授权专利10项,与近90家企业建立了合作关系,成功将300多台套专用设备投放市场,并出口至俄罗斯、乌克兰、澳大利亚、西班牙等国。近三年直接社会效益产值20多亿元,利税2.3亿元。本项目每年可为市场提供32.4万吨新型纤维复合装饰材料,综合利用各种农作物秸秆或果壳纤维23万吨,远期效益预期年产值可达1000亿元,为生物质资源高效利用、林产工业结构调整和产业升级开辟了新途径,社会和经济效益十分显著。

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