木塑复合材料(Wood Plastic Composites,WPC)是由生物质纤维和塑料树脂两大组分经过高分子界面改性,通过挤出、注射及模压等成型工艺制成的绿色环保可循环利用材料,具有木材和塑料双重优点,能应用于木材和塑料应用的领域,是当前世界上环保材料研究重点之一,前景广阔,经济社会效益显著。WPC最常用的加工方法是挤出成型,由于木粉较为蓬松,加工时的喂料过程容易出现“架桥”现象导致喂料不连续;而且木粉中的纤维素分子链含有大量的羟基,吸水性很强,因此WPC加工时要除去组份中含有的水分和挥发性物质,否则制品易出现应力集中等缺陷。对此本课题研究工作如下:(1)对木塑制品几种常用原料的传热特性进行研究,运用半无限厚物体非稳态导热理论模型,分析物料升温过程厚度与时间的关系以及温度随时间的变化率,并结合有限元分析和实验来研究物料的导热特性。得出物料任意时刻温度梯度随厚度增加而降低,同一厚度处的温度随时间的变化率随时间增加而降低;实验结果与模拟结果相似,其中由于物料中含有水分而使物料在初始快速升温后,木粉因水分较多出现温度波动上升状态,HDPE和PVC出现温度稳定而后缓慢上升状态。(2)研究了物料与金属板间的摩擦机理。物料摩擦特性对物料输送起着重要作用,摩擦系数变动对物料输送产生重要影响。物料摩擦系数首先由其与接触面形成的摩擦副系统自身特性决定,然后受到温度、压力、滑动速度及与接触面接触时间等因素变化影响。本课题着重研究了温度对物料摩擦系数的影响。(3)利用直读式变温摩擦系数测定仪对木塑制品几种常用原料在不同温度下的摩擦系数进行了测定,分析其变温摩擦特性,为物料输送设备的设计提供数据参考。测试结果表明:木粉摩擦系数随温度升高而增大;PP粒料摩擦系数随温度升高增大,在温度接近130℃时软化粘料;HDPE粉料摩擦系数随温度升高而降低,温度在110℃左右软化粘料;PVC粉料摩擦系数随温度升高呈先升高后降低,接着又上升的波动状态变化,温度在80℃左右开始软化粘料;粒径越大,摩擦系数越小;木粉相对于PP、HDPE和PVC摩擦系数偏大;木粉与PVC混合物的摩擦系数随温度变化总体成先降低后升高。(4)根据物料传热和变温摩擦特性,利用Pro/ENGINEER三维设计软件设计两种可预热干燥及混合物料的喂料系统:双螺旋滑板喂料系统和直板折回喂料系统。详细介绍了两种喂料系统喂料原理及结构参数,并对两喂料系统喂料时物料受力状态进行了分析,为可用于实际生产的喂料系统提供技术参考。