1绪论
1.1木塑复合材料概述
进入20世纪以来，对各种类型建筑材料包括刨花板、硬质纤维板、汽车装饰板材、墙体装饰板材的需求逐年增加。另-方面，国家森林保护法的实施加强，造成木材的供应量大幅度减少。因此迫切需求开发新型环保节能型材料来替代传统的木质建筑、装饰板材，以满足社会需求的日益增长。我国是农业大国，每年农作物秸秆类剩余物(包括麦秸、稻草、高梁秆、玉米秆、麻秆、棉花秆、烟草等)达到10亿多吨，这是-种巨大的可再生资源，如果能将这些资源合理利用，将个社会带来巨大的经济效应。我国同样也是塑料产量的大国，2009年塑料制品的产量达到了4479万吨，但是废旧塑料的回收利用问题，是困扰塑料行业深入发展的大问题，引起了全行业的重视，商议解决如何将这-农业上的资源优势转化为经济优势是现代科技工作者正在努力解决得问题。因此，开发复合板生产工艺是人造板技术中非常有前途的研究，这也是当前急需的工业化综合利用技术。
木塑复合材料(WoodPlastieeomposites)，英文缩写为wpe，它是利用木质纤维填料(包括木粉、秸杆、稻壳等)和热塑性塑料(熔点在200OC以下，主要的热塑性材料有聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等聚烃烯和聚苯乙烯(Ps)、Pve)为主要原料，添加加工助剂(硬脂酸、石蜡等)，经过热挤出成型加工而制得的复合材料。
(l)原材料的预处理
为了使木质纤维与塑料更好的融合，在两者混合之前，需要经过-些预处理。木质纤维原料的预处理:木质纤维通过粉碎，得到10-30mm的碎料，再经过进-步的研磨处理，得到纤维材料的粒径在20-200目，长径比-般在(2:l)-(20:l)之间。用于挤出成型的木质纤维过长或者过粗，容易导致复合材料难以聚合，造成复合材料的力学性能下降。木质纤维原料内部含有较多的水分，为了避免在挤出过程中，水蒸气的挥发导致成品产生空隙，木质纤维原料还需经过干燥脱水处理。-般的干燥方式有烘箱式干燥、微波干燥、真空干燥、高温气流干燥等。使用偶联剂对木质纤维原料进行预处理，改变木纤维表面的状态，使木质纤维与塑料基质之间形成化学键，可以极大提高木纤维与塑料相容性。塑料原料的预处理:木塑复合材料往往采用回收的废旧塑料作为原料，这就需要对回收的废旧塑料进行必要的加工处理。塑料的粉碎-般有剪切粉碎和冲击粉碎。剪切粉碎时靠刀具之间往复啮合运动来剪切物料。冲击粉碎靠装在中心轴上高速旋转的锤强有力的冲击作用而粉碎物料。为了适应木材的表面状态，更好的与木材融合，同样需要对塑料原料进行改性处理。-般有塑料合金方式、塑料表面接枝共聚、塑料表面氧化处理等方式。
(2)配料混合
配料混合是指将木粉和热塑性塑料混合，然后添加各种助剂，按照-定的比例混合均匀。通常对固态物料混合的步骤是按塑料、稳定剂、着色剂、木粉和润滑剂按-定比例，先后加到混合设备中，混合-定时间后，对物料加热使润滑剂熔化，便于将塑料、木粉等物料均匀混合。
1.2国内外木塑复合材料发展概况
1.2.1国外木塑复合材料发展概况
国外在木塑复合材料方面的研究，已经取得了巨大的成就。将木粉作为填料与塑料复合而成的木塑复合材料早在二战时期就出现了。1937年，意大利的SonnessonPlastAB公司就制造出了名为sonmood的Pvc-木塑复合材料，并成功作为商业用途。90年代开始，木塑复合材料进入快速发展时期，实现了工业化生产，在人们生产生活中得到了非常广泛的应用。据美国PrincipiaPartners咨询公司预测，到2010年世界木塑复合材料市场将超过17亿美元，国外己对木塑复合材料有了较深入的研究，开发出PE木塑、PS木塑、PP木塑、PVC木塑等多种复合材料及制品。
2木塑复合材料挤出模具设计理论基础
挤出模具设计时，被加工的木塑复合材料材料流变数据占有非常重要的地位，只有了解了材料的流变特性以及流体运动控制方程后，才能为挤出模具结构设计提供有力的理论基础。
2.1聚合物熔体流变特性
在挤出模具设计中，被加工的材料的流变学特性占据了关键性的地位，木塑复合材料的加工成型和使用性能在很大程度上取决于其流变行为。木塑复合材料属于聚合物范畴，所以了解聚合物的材料流变特性，对于挤出模具的设计具有指导性意义。
2.1.1聚合物熔体的粘性特征
聚合物熔体在通常的加工过程中，常用“粘度”来描述聚合物的流动性。粘度的产生主要是物料在流道中产生流线收敛，在流动方向上具有速度梯度，使得熔体在流动过程中受到拉伸、剪切等应力作用。牛顿在研究低分子流体的流动时，发现剪切应力和剪切速率间存在着线性关系，可表示为:
3木塑复合材料挤出模具结构设计.............................14
3.，挤出模具模头的设计...........................14
3.2挤出口模的设计............................18
3.3确定挤出模具结构和尺寸...........................19
3.4本章小结......................19
4木塑复合材料挤出模具优化设计.............................20
4.1有限元法及ANSYS有限元分析软件......................20
4.2基于ANSYS软件优化设计挤出模具结构................21
4.3实验研究对象..................21
4.3.，实验影响因素分析...........................21
4.3.2建立因素水平表..........................2
4.4实验研究的本构方程和假设条件...........................22
4.5建立有限元模型.....................23
4.6设定初始条件和边界条件......................25
4.7设定实验结果评价指标.....................25
4.8数值模拟实验......................26
4.9实验数据分析整理..........................36
结论
(1)由于异型材挤出模具在生产工艺的复杂性，所以在工业生产中更多的是采用经验公式，很多参数都是在一定的范围内进行选取，在设计时，并没有准确的计算数据，这就导致了设计的挤出模具往往在结构上有很大的出入，在设计完成后，还需要对其进行实际生产验证，反复修模改善;
(2)采用ANSYs有限元分析软件对挤出模具流道建模，对挤出模具流道结构最重要的两个参数定型段长度和压缩角进行数值模拟正交实验，分析这两个参数对挤出模具流道合理性的影响，得出最终优化后的模具结构参数:平直段长度取L为30~，压缩角刀为400;
(3)在进行了数值模拟优化实验后，可以看出挤出模具的流道结构参数和挤出模具流道结构合理性之间并不是简单的线性关系，所以在实际的工业生产中，盲目的加大或者减小挤出模具流道结构参数并不能很好的优化模具结构;
(4)由于平直段长度对压力降影响较大，而压缩角对于压力降的影响并不是很明显，所以在优化设计时，可以优先考虑改变压缩角的参数;
参考文献
1李凯夫，戴东花，许世华.木塑复合材料挤出流变性的研究[J].全国生物质材料暨环保型人造板新技术发展研讨会，243-246
2OksmanK，LindbergH，HolmgrenA.http://sblunwen.com/cncTheNatureandLoeationofSEBS-MAComPatibilizerinPolyethylene-WbodFlourComPosites[J].APP1Po，1998，69(l):201-209
3吴远楠，武军.HDPE基木塑复合材料力学性能的研究[J].北京印刷学院学报.，2006，14(5):9-12
4秦特夫.改善木塑复合材料界面相容性的途径[J].世界林业研究，1998，11(2):21-2
5OksmanK.ImProvedInteraetionbetweenwodands thetiePoersinW6od/Pol erComPosites[J]WbodSeienceandTeehnology，2010，30:197-205.
6BledzkiAK，Reihlnane5J.Gassan.ProPertiesandModifieationMethodsforVegetableFiberSforNaturalFiberComPosites[J].APpl.Polyln.Sei，1996，59:1329-1334
7王清，刘涛，何慧，洪浩群.木塑复合材料研究进展[J].绝缘材料，2008，41(2):38-41
8刘文，王伟宏.木塑复合材料与制品[J].北京:化学工业出版社，2006
9ChenXiaoya，GuoQIPeng，MiYOngli.BambooFiber-ReinforeedPolyProPyleneComPosites:AStudyoftheMeehanicalProPerties[J].APP1Pol”Sei，1998，69:1891-1899
10李兴艳，吴章康.木塑复合材料生产工艺与发展前景[J].林业建设，2008(5):犯-34