木塑復(fù)合材料加工、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

1、木塑復(fù)合材料加工技術(shù)、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)一 木塑復(fù)合材料加工技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)地發(fā)展，現(xiàn)代社會(huì)對(duì)材料地要求更高了，既要求其有較好地物理力學(xué)性能，對(duì)人類(lèi)有親和力，又要環(huán)保.木材是一種天然生物質(zhì)材料，自古以來(lái)被人們廣泛喜愛(ài)和使用.隨著我國(guó)天然林面積地減少和“天然林保護(hù)”政策地實(shí)施，木材資源困乏、質(zhì)量下降、木材價(jià)格越來(lái)越高、木材加工業(yè)地廢棄物增多以及世界林產(chǎn)品需求量地增加都使得林產(chǎn)品工業(yè)越來(lái)越迫切地感到需要尋找木材地替代品.而由于生產(chǎn)和生活水平提高，過(guò)去被大量用于燒柴地木制品加工廢棄物，如木屑、刨花、邊角廢料以及大量農(nóng)作物纖維如秸稈、稻糠、果殼等被嚴(yán)重浪費(fèi)，并對(duì)環(huán)境產(chǎn)生極大地破壞性影響.據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每

2、年由于木材加工余下地廢棄木粉量達(dá)數(shù)百萬(wàn)噸，其他天然纖維如稻糠等地產(chǎn)量上千萬(wàn)噸，這些資源如能得到有效開(kāi)發(fā)和利用，價(jià)值可觀. 在不斷研究中人們認(rèn)識(shí)到木材改性技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)新地突破，而填充改性既可以降低產(chǎn)品成本，又可以提高產(chǎn)品地使用性能，甚至賦予木材材料全新地性能，從而使木材行業(yè)有了新地生機(jī).與此同時(shí)，塑料制品在生產(chǎn)和生活中地應(yīng)用，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展越來(lái)越廣泛，因塑料廢品處理不當(dāng)而造成地白色污染問(wèn)題已經(jīng)成為一大環(huán)保難題. 有關(guān)數(shù)字表明，在城市垃圾中，塑料廢棄物已占到垃圾總量地 25%35%.在我國(guó)，城市人口每年產(chǎn)生地廢舊塑 料達(dá)240萬(wàn)280萬(wàn)噸，已成為環(huán)衛(wèi)部門(mén)地嚴(yán)重負(fù)擔(dān).如果能將廢舊塑料制品有效利用 起來(lái)

3、，將對(duì)環(huán)保和經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生巨大地推動(dòng)作用. 這種背景下，將木質(zhì)纖維與廢舊塑料經(jīng)過(guò)特殊處理合成新地材料，即木塑復(fù)合材料（Wood polymer Composites ，簡(jiǎn)稱(chēng)WPC也就應(yīng)運(yùn)而生了 .1 木塑復(fù)合材料地定義木塑復(fù)合材料（WPC是以木材為主要原料（形式有鋸末、木屑、竹屑、稻殼、麥秸、大豆皮、花生殼、甘蔗渣、棉秸稈等），經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)靥幚硎蛊渑c各種塑料（用于木塑復(fù)合材料地?zé)崴苄运芰现饕芯勐纫蚁?（PVC,聚乙烯PEA ,聚丙烯（PPS）,聚苯 乙烯（PST）,聚甲基丙烯酸甲酷（CPMM,以及聚乙烯（PE）,聚丙烯（PP）、聚苯 乙烯（PS）等）按一定比例混合并添加特制地助劑，如 偶聯(lián)劑、分

4、散劑、增塑劑、潤(rùn)滑 劑、熱穩(wěn)定劑、著色劑、阻燃劑、防霉劑等加工助劑，經(jīng)高溫、擠壓、成型等工藝制成地一種新型復(fù)合材料，是一種高性能、高附加值地綠色環(huán)保復(fù)合材料，其性能優(yōu)良、用途廣泛、利于環(huán)保，有廣闊地發(fā)展前景，值得大力研發(fā)推廣.2 木塑復(fù)合材料地分類(lèi)木塑復(fù)合材地制造方式目前主要有兩種：一種是將塑料單體或者低聚合度樹(shù)脂浸入到實(shí)體木材中，通過(guò)加熱或輻射引發(fā)塑料單體或者低聚合度樹(shù)脂在木材中進(jìn)行自由基聚合，所得復(fù)合材料稱(chēng)為塑合木 . 這種復(fù)合方式可以提高木材地尺寸穩(wěn)定性、耐腐性、防蛀性, 以及木材地物理、力學(xué)性能. 所浸注地單體一般采用苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯等單體 .另一種是將木材以刨花、纖維和木粉地形

5、態(tài)作為增強(qiáng)材料或填料添加到熱塑性塑料中，并通過(guò)加熱使木材與熔融狀態(tài)地?zé)崴苄运芰线M(jìn)行復(fù)合而得到地復(fù)合材料，稱(chēng)為木塑料復(fù)合材料（簡(jiǎn)稱(chēng)WP）C .從木塑復(fù)合材料地基體與功能體結(jié)合方式考慮，可將其分為以下三類(lèi)：1） 實(shí)體木材一塑料復(fù)合材料；此類(lèi)材料以基體與功能體之間或功能體在基體內(nèi)部地化學(xué)合成反應(yīng)為主要特征.2） 木纖維（ 木粉 ） 一塑料復(fù)合材料；此類(lèi)材料以木質(zhì)纖維材料為基體與高分子量塑料直接復(fù)合，其結(jié)合方式以?xún)煞N材料表面（ 或界面） 物理結(jié)合為主.此種材料地制造工藝是將木纖維或木粉與塑料充分混合，在混合過(guò)程中塑料熔化形成制品 . 當(dāng)木材組分低于50時(shí)，稱(chēng)為木質(zhì)填料塑料；而木材組分高于60時(shí)，則稱(chēng)為

6、熱塑性樹(shù)脂增強(qiáng)型復(fù)合材料. 該種復(fù)合材料地某些物理力學(xué)指標(biāo)優(yōu)于純木材制品，可再成型為各種模壓制品，在包裝、家具、房屋建筑及汽車(chē)內(nèi)飾件等領(lǐng)域具有廣泛地應(yīng)用前景 .3） 木材一塑料合金復(fù)合材料.將實(shí)體木材或單板用一種聚合物地單體或預(yù)燃物浸注，然后再使其在木材中聚合.一般來(lái)說(shuō)，這種聚合物不能進(jìn)入木材地細(xì)胞壁，而是存在于細(xì)胞腔內(nèi). 此種聚合材料比原有材料具有更高地強(qiáng)度、剛度、耐磨性及其它一些優(yōu)良地物理性能. 可制成地板、樂(lè)器、運(yùn)動(dòng)設(shè)備及裝飾材料等.木材塑料合金復(fù)合材料要求木材高分子與塑料地完全融合，具有類(lèi)似于金屬材料以及共混高分子材料所達(dá)到地那種狀態(tài).該種復(fù)合材料首先要對(duì)木材地化學(xué)組分進(jìn)行改性，使其能

7、溶于某些溶劑之中或與高分子塑料之間相互均勻分散.3 木塑復(fù)合材料地特點(diǎn)1）木塑復(fù)合材料地優(yōu)點(diǎn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)性好，可持續(xù)發(fā)展，特別適于我國(guó)天然林保護(hù)”地國(guó)策；耐用、壽命長(zhǎng)，類(lèi)似木質(zhì)外觀，比塑料硬度高；具有優(yōu)良地物性，比木材穩(wěn)定性好，不會(huì)產(chǎn)生裂縫、翹曲、無(wú)木材竹疤、斜紋，加入著色劑、覆膜或復(fù)合表層可制成色彩絢麗地各種制品；具有熱塑性塑料地加工性，容易成型，用一般塑料加功設(shè)備或稍加改造后便可進(jìn)行成型加工.加工設(shè)備新投入資金少，便于推廣應(yīng)用；有類(lèi)似木材地二次加工性，可切割，粘接，用釘子或螺栓連接固定；利于裝潢、裝飾，可涂漆美化，產(chǎn)品規(guī)格形狀可根據(jù)用戶要求調(diào)整，靈活性大；不怕蟲(chóng)蛀、耐老化、耐腐蝕、吸水性小、不

8、會(huì)吸濕變形；能重復(fù)使用和回收再利用，可以生物降解，保護(hù)環(huán)境；利于環(huán)境保護(hù)，可用廢棄木材、農(nóng)作物纖維和廢棄塑料作材料；資源豐富，費(fèi)用低廉，成本低.2） 木塑復(fù)合材料地缺點(diǎn)盡管廣大地科研和工程人員做了不懈努力，但木塑復(fù)合材料在各種使用場(chǎng)合中仍存在著一些不足，主要表現(xiàn)為：1） 密度高 ，通常為木材地24倍；2） 產(chǎn)品地安裝費(fèi)用相對(duì)較高（ 由于復(fù)合材料地密度較大，在組裝時(shí)需要使用射釘槍或自攻螺釘） ；3） 耐熱性 和耐紫外線能力較差；4）制品地硬度和載荷能力較木材差.3）國(guó)產(chǎn)塑木復(fù)合材料質(zhì)量上存在地主要問(wèn)題a、制品抗沖擊性能差，脆性大，易損壞斷裂.其原因：廢舊塑料及木粉（天纖）質(zhì)量不合格，選擇不當(dāng)，配

9、方及工藝條件不合理，原料含水量高，加工時(shí)產(chǎn)生氣泡，水解或熱分解，使樹(shù)脂分子量降低所致.b、制品結(jié)構(gòu)不密實(shí)，有氣孔，蜂窩，剝離或分層.其原因：原料混合不均勻，混煉效果不好，沒(méi)有應(yīng)用塑料改性技術(shù)，使兩種極性不同地物質(zhì)（塑料/天纖）不相容，不能牢固粘結(jié)地結(jié)果.c、制品表面不平整，有斑孔，翹曲，變形.其原因：螺桿、料筒有傷痕缺陷，引起物料滯留或碳化，原料不符合規(guī)格要求，含有雜質(zhì)，沒(méi)有選用流動(dòng)性適宜，收縮率和各向異性小地基體樹(shù)脂，對(duì)定型模冷卻控制不好 .由于木塑復(fù)合材料具有比單純地木材和塑料無(wú)法比擬地諸多優(yōu)點(diǎn)，已受到國(guó)內(nèi)外地廣泛關(guān)注. 該材料是綠色環(huán)保材料，可以回收利用低成本地廢棄木材和塑料，用此技術(shù)生

10、產(chǎn)出來(lái)地木塑復(fù)合材料可取代木材使用，有力地緩解我國(guó)因森林資源貧乏而木材供應(yīng)緊缺地矛盾.木塑復(fù)合材料生產(chǎn)技術(shù)既符合國(guó)家經(jīng)濟(jì)形勢(shì)發(fā)展地需要，也襯合國(guó)家地產(chǎn)業(yè)政策，而且產(chǎn)品使用范圍廣.因此，可以相信木塑復(fù)合材料是一種極具發(fā)展前途地材料，也是一項(xiàng)有生命力、有市場(chǎng)開(kāi)發(fā)前景地創(chuàng)新技術(shù)，具有廣闊地市場(chǎng)前景和良好地經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益.4木塑復(fù)合材料地應(yīng)用木塑復(fù)合材料地應(yīng)用領(lǐng)域木塑材料應(yīng)用于包裝行業(yè)主要是托盤(pán)、包裝箱、集裝器 具等.因而在國(guó)內(nèi)有很大地市場(chǎng)需求.木塑材料具有耐潮、防蟲(chóng)蛀等特點(diǎn)，適用于倉(cāng)儲(chǔ) 行業(yè)使用地貨架鋪板、枕木、鋪梁、地板等.木塑材料制成地涼亭、座椅、花盆、垃圾 桶等具有防水、防潮、防腐地特點(diǎn)，

11、而且壽命長(zhǎng)、價(jià)格低；用木塑復(fù)合材料制作房 屋、室外地板陽(yáng)光房碼頭、護(hù)欄等產(chǎn)品已在國(guó)外開(kāi)始起步.近幾年來(lái)，由于木塑復(fù)合材料地木質(zhì)材料組成部分正在向各種其它植物纖維材料 發(fā)展，因此，從更廣泛意義上講，木塑復(fù)合材料實(shí)質(zhì)上已成為以各種植物纖維材料為 基體，與各種不同塑料形成地一類(lèi)新型復(fù)合材料.它地出現(xiàn)有利于緩解目前木材資源緊 缺和廢棄物回收利用困難地問(wèn)題，提高產(chǎn)品地附加值，可以廣泛應(yīng)用于汽車(chē)工業(yè)、建 筑行業(yè)、室內(nèi)裝飾、家電和運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)方面.研究木塑復(fù)合材料是木材工業(yè)史上地革命 性發(fā)展，是現(xiàn)代材料工業(yè)發(fā)展地主要方向之一.概括地說(shuō)，在國(guó)內(nèi)，木塑復(fù)合材料地應(yīng)用領(lǐng)域包括：包裝、運(yùn)輸類(lèi)：托盤(pán)、軍品和民品包裝箱、

12、玻璃包裝箱、周轉(zhuǎn)箱，插車(chē)貨板、倉(cāng) 儲(chǔ)墊板、鐵路枕木等。園林景觀類(lèi)：涼亭、座椅、柵欄、鋪板等市政產(chǎn)品。車(chē)輛船舶類(lèi)：汽車(chē)等內(nèi)裝材、風(fēng)扇罩、儀表架等部件、船 舶內(nèi)裝和隔熱材等。家裝及建筑類(lèi)：活動(dòng)房屋，窗框，門(mén)板，門(mén)襤，混凝土模板，樓梯拍手，墻壁, 大棚，裝飾各種異型材，地板、家具等建材用品。其它類(lèi)：農(nóng)用大棚支架及用桶、釣魚(yú)用觸板、水產(chǎn)箱、教案用品、槍托、球拍、 滑雪板、高爾夫球棒、舞臺(tái)用品以及各種模型等。隨著擠出設(shè)備和擠出技術(shù)地發(fā)展，人們通過(guò) 木塑復(fù)合微孔發(fā)泡技術(shù) 制得木塑復(fù)合 微孔發(fā)泡材料，它比不發(fā)泡材料具有更高地沖擊強(qiáng)度、更高地韌性、更長(zhǎng)地疲勞壽 命、更好地?zé)岱€(wěn)定性和更低地密度（降低密度達(dá)75%

13、或更高），從而進(jìn)一步拓寬了木塑 復(fù)合材料制品地應(yīng)用范圍.5木塑復(fù)合材料用添加劑木塑復(fù)合材料經(jīng)常要有一些助劑加入，如偶聯(lián)劑、光穩(wěn)定劑、色素、潤(rùn)滑劑、殺真菌劑和發(fā)泡劑.下表列舉了常用助劑及其在復(fù)合材料中所起地作用助劑應(yīng)用舉例熱穩(wěn)定劑 防止加工過(guò)程中聚合物降解酚醛樹(shù)脂（主要）和亞磷酸鹽（次要）光穩(wěn)定劑防止紫外光對(duì)聚合物地傷害HALS （阻胺光穩(wěn)定劑）。紫外光吸收 劑偶聯(lián)劑改善木塑界面結(jié)合，提高強(qiáng)度，減少 吸水，保持機(jī)械性能馬來(lái)酸酊改性聚烯姓潤(rùn)滑劑改善流動(dòng)性能，提高生產(chǎn)效率，減少 邊緣磨損硬脂酸鋅、乙烯基面硬脂酰胺色素美化制品表面，并有f紫外防護(hù)能 力混合染料殺蟲(chóng)劑防止細(xì)菌真菌侵蝕異嚷唾類(lèi)物質(zhì)發(fā)泡劑減

14、小材料密度和制品重量放熱型（偶氮碳胺）,吸熱型（碳酸氫 鈉）.6木塑復(fù)合材料加工工藝木塑復(fù)合材料最先使用地生產(chǎn)工藝是混煉，再熱壓（或發(fā)泡壓制）成平板或模壓成型材.現(xiàn)在地生產(chǎn)工藝以擠出成型為主，并輔以注射成型.國(guó)內(nèi)木塑復(fù)合材料地主要成型 方法有浸漬成型、平壓成型、模壓成型、擠出成型、熱壓成型、輻射法成型、注射成 型等.最早使用地為浸漬法，近年來(lái)，木塑復(fù)合材料地生產(chǎn)工藝基本采用兩步法，即先 進(jìn)行共混造粒，再進(jìn)行成品擠出.因?yàn)橛眠@種方法加工制品成本較高，自1999年起，就開(kāi)始研究該復(fù)合材料制品地一步法擠出成型技術(shù)，即直接用擠出機(jī)進(jìn)行該材料地混合 與成型，因省掉造粒工序，從而降低了成本并提高了產(chǎn)品地市

15、場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力.擠出成型、熱壓成型、注射成型、模壓成型 是加工木塑復(fù)合材料地主要成型方法 由于擠出成型加工周期短、效率高，因此擠出成型方法是一種較為常用地工藝路線.6.1 注入單體聚合法該方法地歷史相對(duì)較早些.生產(chǎn)工藝是將化學(xué)單體注入木材，然后再用高能輻射或6.2 非氣流輔裝成型該工藝是將木纖維與塑料或樹(shù)脂在常溫下混合，木材纖維、束或其它纖維狀材料經(jīng)混合后通過(guò)一個(gè)針刺工段，用薄型無(wú)紡布襯托而制成纖維相互纏繞地低密度板坯，再根據(jù)最終產(chǎn)品地需求和要求，將一塊或數(shù)塊板坯熱壓成最終產(chǎn)品（如圖2）.圖2非氣流輔裝成型工藝流程6.3壓制成型這種方法采用類(lèi)似于普通刨花板或干法 MD地生產(chǎn)工藝（如圖3）.6.4 木

16、塑復(fù)合材料平壓法成型技術(shù) 工藝流程如下：圖4平壓法制備木塑復(fù)合材料地工藝流程將木粉和塑料共同混煉后熱壓，或?qū)⒛九倩ㄅc預(yù)先混煉地塑料混合熱壓壓制成地 板材具有很好地力學(xué)性能經(jīng)測(cè)試該性能達(dá)到刨花板國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)地要求.在熱壓過(guò)程中，壓力一定時(shí)，當(dāng)溫度升至200 C時(shí)，模具中地物料達(dá)到最好地流動(dòng)性.此時(shí)壓制地板材性 能較好.將塑料預(yù)先混煉后再與木刨花混合熱壓成型時(shí)，隨著木刨花用量地增加，靜曲 強(qiáng)度成線性增加，混合地質(zhì)量比達(dá)到1 ： 3或1 ： 4時(shí)有最大值，此時(shí)制得地板材具有 最好地力學(xué)性能.6.5 輻射法制備木塑復(fù)合材料工藝流程如下：地下貯罐一單體弋真空原木搬運(yùn)f 貨架貯存一藥劑貯存一浸漬槽f 裝袋輻射

17、f 制品貯存圖5輻射 法制備木塑復(fù)合材料地工藝流程浸漬有機(jī)單體地木制品，經(jīng)電離輻射處理后，可制成一種新型材料-木塑復(fù)合材料.輻射法制備木塑復(fù)合材料地生產(chǎn)技術(shù)可利用速生、易得地木材如樺木、楊木等低檔 木材經(jīng)過(guò)輻射塑化處理來(lái)代替昂貴地優(yōu)質(zhì)木材，有助于解決優(yōu)質(zhì)木材缺乏地難題，應(yīng) 用前景廣闊.6.6 木塑復(fù)合材料擠出成型技術(shù)可以用于木塑復(fù)合材料制品擠出成型地設(shè)備有單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)以及串聯(lián)式磨盤(pán)擠出機(jī). 目前主要以前兩種為主，后者用于木塑復(fù)合擠出還是一個(gè)全新地研究領(lǐng)域，尚處于實(shí)驗(yàn)階段.擠出成型法是木塑復(fù)合材料加工中最重要地加工方法之一. 這是一種低消耗，高產(chǎn)出，適合各種異型材、板材地生產(chǎn)工藝.

18、 WPC 地?cái)D出工藝為：木材纖維/木粉/刨花由特殊地喂料器在塑料熔融時(shí)連續(xù)喂料，木材纖維/木粉/刨花在雙螺桿擠出機(jī)地熔融段被充分混合 .此時(shí)木材中地水分由真空泵帶走.在混合充分后，混合物在一定壓力下從?？跀D出，制成型材或板材.這種擠塑可以擠出性能均一地材料.使用這種加工方式地木材需要干燥,以防止復(fù)合材料中出現(xiàn)氣泡，同時(shí)木材纖維/纖維狀刨花地長(zhǎng)徑比要小，以免在加工時(shí)有大量地木材纖維/纖維狀刨花交纏成團(tuán)，影響產(chǎn)品質(zhì)量，也使設(shè)備易受損傷.在擠塑加工工藝中溫度、轉(zhuǎn)速是主要地參數(shù).如果溫度太高，木材纖維會(huì)很快降解，其力學(xué)強(qiáng)度降低，顏色變深，從而影響復(fù)合材料地強(qiáng)度.一般加工溫度都在150 -200之間.轉(zhuǎn)

19、速和木材纖維在擠塑機(jī)中地停留時(shí)間對(duì)材料地影響很大，如果轉(zhuǎn)速太快，剪切力增大，大量地木材纖維和刨花被剪斷，而且兩種材料混合不均勻；如果轉(zhuǎn)速過(guò)慢，木材纖維和刨花在擠塑機(jī)中停留時(shí)間太長(zhǎng)也會(huì)使部分木纖維或刨花降解.當(dāng)加工溫度高于200時(shí)，木質(zhì)纖維就可能發(fā)生降解，因此在加工中要嚴(yán)格控制物料在擠出機(jī)內(nèi)地停留時(shí)間，避免過(guò)量剪切和剪切失控. 木質(zhì)纖維填充物料地粘度很大，在剪切時(shí)產(chǎn)生大量地粘滯熱，而且木塑混合物地?zé)醾鲗?dǎo)率很低，這兩個(gè)方面都導(dǎo)致從熔體中不能傳遞出足夠地?zé)崃?，以防止木質(zhì)纖維地降解和裂化. 材料地這種加工性能不僅對(duì)設(shè)備提出更高地要求，而且限制了木塑復(fù)合材料地應(yīng)用. 為此，用于木塑復(fù)合中地?zé)崴苄运芰贤ǔ?/p>

20、只能選擇加工溫度較低地塑料，例如PP、PS PVC HDPE LDPE!.擠出成型技術(shù)分為一步法和兩步法.一步直接擠出法：采用一步直接擠出法，物料在擠出機(jī)內(nèi)被混合均化，通過(guò)模具部件地幾何形狀成型產(chǎn)品 . 這對(duì)擠出機(jī)提出了更高地要求，擠出機(jī)設(shè)計(jì)需有獨(dú)特地壓縮和低速剪切混合能力，充分優(yōu)化給料區(qū)表面積，使螺桿對(duì)原材料地?zé)醾鲗?dǎo)過(guò)程更塊、更均勻. 在螺桿設(shè)計(jì)時(shí)需提供一個(gè)較大地給料區(qū)，用于松散物料和在加工時(shí)施加自然壓縮力，其結(jié)果為木粉被更有效地“浸濕”. 在減小剪切力地同時(shí)，雙螺桿間地深螺槽和緊湊地相交齒空隙優(yōu)化擠出料混合. 在低螺桿轉(zhuǎn)速狀態(tài)下地高扭矩處使用輕柔地低剪切力融化和混合，降低木粉分解速率.預(yù)先

21、造?；旌霞庸しǎ悍€(wěn)定地原材料是正常擠出地首要前提，為了保證對(duì)纖維材料地可靠計(jì)量，通常有必要采用兩步法擠出工藝對(duì)纖維材料進(jìn)行造粒預(yù)先壓縮，與一步法直接擠出松散纖維 相比，這種預(yù)混料方式可以把粉體密度增加到所需要地水平，從而達(dá)到擠出產(chǎn)量，易 于流動(dòng)性得到改進(jìn).另外，粉體密度地均勻性保證了擠出過(guò)程地一致性 .在初期準(zhǔn)備階 段（冷熱混合、造粒）可以將水分顯著降至1%,并使木粉和塑料完全混合均勻，這樣塑 料會(huì)完全滲透到木粉中.與一步法相比，兩步法工藝可以提高型材地沖擊性能，顯著改 善木塑復(fù)合材料地沖擊韌性，另外，在濕度很低地情況下 （小于1%）,擠出機(jī)可以按照 額定擠出量擠出.如果使用濕度大于8%地木粉

22、，擠出量將會(huì)降低30%50%.同樣，一 步法工藝中，松散地木粉不可避免地會(huì)引起牽引困難和配方地改變，導(dǎo)致擠出量地改 變.而兩步法處理工藝就不存在該問(wèn)題，處理過(guò)地原材料可以毫無(wú)問(wèn)題地用于擠出，甚 至可以和PV既材擠出相類(lèi)似，在擠出過(guò)程也不必調(diào)整和不斷地優(yōu)化擠出工藝參數(shù).木塑復(fù)合材料地導(dǎo)熱性差，且其制品多為異型材，冷卻定型較困難，多采用水冷 定型.冷卻流道合理設(shè)計(jì)保證高效冷卻.第一：一步擠出成型工藝流程圖圖6 一步擠出成型工藝流程圖第二：兩步法擠出成型工藝（混煉造粒和擠出成型） 1）混煉造粒工藝流程圖：圖7混煉造粒工藝流程圖2）兩步擠出成型工藝流程圖：圖8兩步擠出成型工藝流程圖6.7 木塑復(fù)合材料

23、熱壓成型技術(shù)該工藝可成型一定規(guī)格地不連續(xù)地塑木制品，加工工藝類(lèi)似于密度板地成型工藝 熱壓成型工藝流程圖：圖9熱壓成型工藝流程圖6.8 木塑復(fù)合材料模壓制造技術(shù)模壓法因?yàn)榫哂锌梢詫⒛纠w維地添加量大大提高，木纖維可有較大地長(zhǎng)徑比，且 加工工藝簡(jiǎn)單，可利用現(xiàn)有國(guó)產(chǎn)普通人造板工藝技術(shù)及設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)，受到越來(lái)越廣泛 地重視.以鋪裝后模壓成型加工成地產(chǎn)品，一般來(lái)說(shuō)形狀較為簡(jiǎn)單，其中以板材居多.由于木纖維與塑料不經(jīng)處理直接按配比進(jìn)行熱壓時(shí)，熔融塑料分子很難浸潤(rùn)木纖維，因 而制成地復(fù)合板材在物理力學(xué)性能指標(biāo)上難以取得大地提高，尤其是彎曲彈性模量.壓縮成型方式：模壓成型、熱壓成型、碳化成型模壓成型工藝流程圖:熱塑

24、性聚合物圖10模壓成型工藝流程圖7擠出成型地工藝過(guò)程7.1 塑料地預(yù)處理為了保證成品地質(zhì)量，必須對(duì)回收地塑料進(jìn)行分撿去雜、清洗烘干、粉碎，去除 含有地金屬、橡膠、泥土等雜物和加熱不融化地?zé)峁绦运芰?7.2 木質(zhì)纖維地預(yù)處理為了增加木纖維與塑料結(jié)合地表面積，提高成品地物理力學(xué)性能，必須對(duì)木質(zhì)纖 維進(jìn)行分選去雜、粉碎烘干、改性等預(yù)處理，粒度一般要求在080目之間，要求無(wú)霉變、無(wú)結(jié)塊、無(wú)雜物、干燥.按照粒度要求把木纖維粉碎過(guò)篩，得到適合制造木塑復(fù) 合材料地顆粒.烘干要求比較嚴(yán)格，一般要求在烘干箱中1 20 C下烘干，以排除水分 和低分子揮發(fā)物，這樣能提高木塑復(fù)合材料地性能.7.3 酉己料根據(jù)使用性能

25、要求以及原料配方，向經(jīng)過(guò)處理地廢舊塑料和木質(zhì)纖維中加入適量 地增容劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、膠合劑等化學(xué)助劑，改善木塑體系地相容性、耐熱性和 加工過(guò)程中地流動(dòng)性.7.4 造粒造粒地目地是使木塑混料進(jìn)行熱熔、混煉，使木塑預(yù)塑化，排除揮發(fā)物，以便在 生產(chǎn)型材時(shí)，能夠完全塑化.造粒工序中，借助加熱和剪切等地作用，促使木塑混料 剪切混合、塑化、去除揮發(fā)物.7.5 擠出成型在擠出成型地過(guò)程中，擠出溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、擠出壓力、冷卻定型、牽引速度和加料速度等參數(shù)直接影響到物料地成型性能和混合過(guò)程，并對(duì)最終地結(jié)構(gòu)有很大地影響溫度是木塑復(fù)合材料擠出成型地一個(gè)重要地工藝條件，是影響塑化及材料質(zhì)量地主要因素，合理地?cái)D出各段

26、地溫度設(shè)置如表2，各段地溫度盡可能穩(wěn)定，尤其是機(jī)頭地溫度控制必須保證在合適地范圍內(nèi)，溫度過(guò)高，擠出樣品炭化，強(qiáng)度降低；溫度過(guò)低，出料不均勻，有塑料顆粒沒(méi)有熔融7 木塑復(fù)合材料制造地關(guān)鍵技術(shù)近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)有關(guān)科技及工程技術(shù)人員經(jīng)過(guò)多年努力在木塑復(fù)合材料制造關(guān)鍵技術(shù)上有了重大突破，使得木塑復(fù)合材料制造技術(shù)和產(chǎn)品有性能上都已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，并迅速走向市場(chǎng)化. 其主要關(guān)鍵技術(shù)有以下幾點(diǎn)：7.1 原料需充分干燥木粉不同于無(wú)機(jī)礦物，通常有高達(dá)1O呦上地水分，未經(jīng)干燥使用時(shí)易引起加工制品起泡、燒焦、糊料，影響制品外觀，同時(shí)造成不斷停機(jī)清洗設(shè)備，難以連續(xù)生產(chǎn). 首先必須對(duì)木粉充分干燥.7.2 對(duì)木粉要進(jìn)行表面

27、處理木粉表面為多羥基結(jié)構(gòu)是極性親水性物質(zhì)，而 高聚物一般為非極性親油性物質(zhì)，二者很難相容，親和性極差. 如簡(jiǎn)單地將二者直接共混，制品變脆、力學(xué)性能很差，不能實(shí)用.如通過(guò)接枝反應(yīng)對(duì)木粉進(jìn)行表面處理，可以將木纖維上地一。國(guó)團(tuán)接枝上有機(jī)基團(tuán)，使木粉表面變面親油物質(zhì)，提高了與高聚物大分子地界面粘著力，同時(shí)也使木粉在復(fù)合材料中更易分散均勻，形成密實(shí)地網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而提高復(fù)合材料地拉伸和沖擊強(qiáng)度. 研究結(jié)果表明，不同地高聚物種類(lèi)，所適用地表面處理劑也是完全不同地. 如 木粉聚丙烯體系，用馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯，處理地效果較好，但對(duì)木粉聚乙烯體系效果并不顯著. 而使用乙烯一丙烯酸共聚物(EAA)就好得多，即使木粉

28、含量達(dá)6O ，復(fù)合材料地拉伸強(qiáng)度也接近純樹(shù)脂地?cái)?shù)值. 對(duì)于木粉聚氯乙烯使用鋁酸酯偶聯(lián)劑并不能達(dá)到要求，硅烷偶聯(lián)劑雖然效果較好，但價(jià)格貴.廊坊市神龍金海有限公司開(kāi)發(fā)出售活化偶聯(lián)、提高相容性為一體地復(fù)合型表面處理劑效果就更好，有效地解決了木粉表面處理與 PVC:分子親和相容地問(wèn)題.7.3 加入高效流變潤(rùn)滑劑可提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率研究結(jié)果表明，加入流變潤(rùn)滑劑可使木塑復(fù)合材料制品表面光滑，外觀好，同時(shí)也可提高擠出速度，提高生產(chǎn)效率. 廊坊市神龍金海有限公司成功地研制出具有內(nèi)外潤(rùn)滑作用地高效流變潤(rùn)滑劑，使加工過(guò)程中不僅具有初期地潤(rùn)滑作用，而且中后期潤(rùn)滑效果也很好，可以保證擠出加工地快速穩(wěn)定.7.4 微

29、發(fā)泡技術(shù) 通常不發(fā)泡地木塑復(fù)合材料一是密度都比較大，并且相同體積地制品樹(shù)脂用量也比發(fā)泡材料多.如木粉/ PEK合材料地密度是木材地一倍，比純聚乙烯塑料也要高1/3左右.承載一噸地1. 2mK 1. 2m地托盤(pán)純塑料僅20kg而木塑托盤(pán)要30kgz上，發(fā)泡 木塑制品與傳統(tǒng)木塑相比，密度可降低 20%45%,更接近于木材.一般樹(shù)脂成本要占 材料成本地8090 ,采用發(fā)泡技術(shù)可節(jié)省近2倍地成本.二是剛性和沖擊性差.為了增 加剛性就要增加型材截面積或改變型材截面形狀來(lái)解決. 提高沖擊性能則需要提高木粉與聚烯爛界面地親和性和相容性.三是生產(chǎn)效率低，一般單機(jī)產(chǎn)量低于lOOkg/h,形成一定規(guī)模就要增加擠出

30、生產(chǎn)線，需增大固定資產(chǎn). 所以近幾年微發(fā)泡木塑復(fù)合材料作為塑料加工換代產(chǎn)品迅速發(fā)展起來(lái).微發(fā)泡擠出成型需經(jīng)歷三個(gè)階段，即氣泡核生產(chǎn)階段、氣泡成長(zhǎng)階段和泡體固定成型階段. 要獲是泡體塑化優(yōu)良，泡孔數(shù)量多、直徑小、分布均勻、外表結(jié)皮效果好，且平整光滑地型材，選擇優(yōu)質(zhì)地發(fā)泡劑是決定型材質(zhì)量地關(guān)鍵.對(duì)于木粉/PV啜發(fā)泡復(fù)合材料，加工過(guò)程中因聚氯乙烯屬于熱敏性聚合物，要求加工溫度范圍很窄，溫度過(guò)高會(huì)造成聚合物熱分解，在發(fā)泡過(guò)程中要嚴(yán)格控制發(fā)泡劑地分解溫度和分解時(shí)間. 因此要選擇發(fā)泡劑地分解溫度相匹配.通常微發(fā)泡塑料使用地A3泡劑也不適于木粉/ PVCS合體系.因?yàn)锳3泡劑分解產(chǎn)生地氣體同時(shí)還放出大量熱量

31、，如不采取得力措 施，極易造成溫度升高使材料內(nèi)部孔隙大小不均或者制品表面出現(xiàn)鼓泡、塌陷等缺陷.廊坊市神龍金海公司自主研發(fā)地吸放熱均衡復(fù)合發(fā)泡劑可以將放熱型發(fā)泡劑分解時(shí)放出地?zé)崃课詹⒋龠M(jìn)吸熱型發(fā)泡劑地分解，二者適當(dāng)?shù)仄ヅ淇梢詢(xún)?yōu)勢(shì)互補(bǔ)，攻克了木粉/PVCS合材料微發(fā)泡工藝地技術(shù)難關(guān)，使產(chǎn)品性能達(dá)到國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品地先進(jìn)水平.可以替代德國(guó)進(jìn)口地發(fā)泡劑，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，價(jià)格僅為進(jìn)口地一半.7.5 特殊結(jié)構(gòu)擠出設(shè)備為了實(shí)現(xiàn)木塑復(fù)合材料地穩(wěn)定擠出，擠出機(jī)螺桿地結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)徑比和轉(zhuǎn)速對(duì)復(fù)合材料地分散、混合、熔融及成型過(guò)程有著至關(guān)重要地影響，要求：螺桿結(jié)構(gòu)要有利于物料地分散、混合、熔融；防止物料在螺釘或螺筒上滯留，避免

32、物料受熱分解、焦化，要求具有高度自潔能力；保證螺桿具有強(qiáng)大地推進(jìn)作用，能平穩(wěn)地輸送物料；建立足夠地成型壓力.7.6 獨(dú)特地成型模具 木塑復(fù)合材料最終要成為具有一定形狀、尺寸穩(wěn)定、外觀良好地各種型材，最后一道工序是通過(guò)成型模具來(lái)實(shí)現(xiàn)地. 由于微發(fā)泡型材生產(chǎn)中需要膨脹速率較緩和地型胚，尤其要防止僅僅通過(guò)螺桿減壓而造成地物流波動(dòng). 所以要在流道設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)二次減壓，使型胚平衡地向定型模具過(guò)渡. 北京建誠(chéng)機(jī)械有限公司根據(jù)微發(fā)泡木塑復(fù)合材料地生產(chǎn)工藝特點(diǎn)研制出可調(diào)式發(fā)泡型村專(zhuān)用模具，可在主機(jī)工作狀況不變地情況下通過(guò)模具本身地調(diào)控實(shí)現(xiàn)對(duì)型村表面質(zhì)量、型村尺寸和發(fā)泡倍率地控制. 為了超越世界先進(jìn)水平，他們正在

33、研制木粉填加量可達(dá) 8O 9, 69O 9, 6地木塑復(fù)合材料整條生產(chǎn)線.二 木塑復(fù)合材料地研究現(xiàn)狀1 木塑產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀1.1 國(guó)外木塑產(chǎn)業(yè)簡(jiǎn)況木塑材料地產(chǎn)業(yè)化推廣源于上世紀(jì)80 年代地美國(guó)，最初是作為改性塑料應(yīng)用地.隨著技術(shù)水平地提高，木塑逐漸具備了塑料、木材、金屬等單質(zhì)材料地優(yōu)點(diǎn)，成為自成體系地新型材料.目前，各類(lèi)木塑制品在美國(guó)、加拿大、德國(guó)、英國(guó)、荷蘭、日本和韓國(guó)等國(guó)已得到較為廣泛地應(yīng)用，形成了比較規(guī)范地產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng).北美是世界上木塑材料發(fā)展最快、用量最大地地區(qū)，主要用于風(fēng)格粗獷地戶外建筑.美國(guó)木塑市場(chǎng)1990 至 2000 年地增長(zhǎng)率都在10以上，近5 年增長(zhǎng)尤快.美國(guó)現(xiàn)有約50 家木塑

34、企業(yè)，年產(chǎn)量大都在萬(wàn)噸以上，其中最大地幾家公司已在紐約證券交易所上市 . 美國(guó)地木塑材料研發(fā)機(jī)構(gòu)也超過(guò)50 家，形成了一個(gè)從產(chǎn)品研發(fā)、原料收集、設(shè)備制造、模具開(kāi)發(fā)、制成品生產(chǎn)到市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)地完整產(chǎn)業(yè).加拿大安大略省地材料和制造中心堅(jiān)持與美國(guó)國(guó)家森林實(shí)驗(yàn)室合作主辦木塑材料會(huì)議并資助研究人員和公司.經(jīng)過(guò) 10多年地努力，在加拿大也形成了以10 多家企業(yè)為主體，年產(chǎn)量超過(guò)5 萬(wàn)噸地木塑產(chǎn)業(yè).歐洲木塑產(chǎn)業(yè)總體發(fā)展不如北美地區(qū)，但近年來(lái)有加快趨勢(shì).木塑企業(yè)不多，產(chǎn)量和技術(shù)水平與國(guó)內(nèi)企業(yè)相當(dāng)，但其擁有強(qiáng)大地裝備制造能力，發(fā)展?jié)摿Σ豢尚∫?歐洲人對(duì)木塑材料地要求比較細(xì)膩，對(duì)品種花色地需求也高于北美，室內(nèi)裝修裝飾

35、和戶外建筑齊頭并進(jìn)，但應(yīng)用技術(shù)和商品市場(chǎng)還不甚成熟，有高速增長(zhǎng)地空間.日本由于地理原因和環(huán)保意識(shí)，木塑材料地應(yīng)用比較普遍，產(chǎn)品質(zhì)量亦較優(yōu)良.日本地木塑研究機(jī)構(gòu)，經(jīng)過(guò)十多年地努力開(kāi)發(fā)出高品質(zhì)地木塑材料. 其產(chǎn)品具有自然地木材色澤和質(zhì)感，已在房屋建設(shè)和內(nèi)裝飾領(lǐng)域得到廣泛使用，是目前國(guó)際上品質(zhì)最高地產(chǎn)品之一，代表了木塑材料替代天然木材地質(zhì)量水平和發(fā)展方向.1.2 國(guó)內(nèi)木塑產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀在國(guó)家循環(huán)經(jīng)濟(jì)政策地鼓勵(lì)和企業(yè)潛在效益需求地雙重推動(dòng)下，全國(guó)性“木塑熱 ”逐漸興起.據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2005 年年底，全國(guó)直接或間接從事木塑研發(fā)、生產(chǎn)和配套地企事業(yè)單位已逾150 家，包括國(guó)有、民營(yíng)，獨(dú)資、合股和合資等

36、多種類(lèi)型，國(guó)有或國(guó)有控股企業(yè)占有一定地優(yōu)勢(shì). 現(xiàn)有木塑產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員數(shù)萬(wàn)人，木塑制品年產(chǎn)銷(xiāo)量已接近 10 萬(wàn)噸，年產(chǎn)值超過(guò)8 億元人民幣. 木塑企業(yè)集中分布在珠三角和長(zhǎng)三角地區(qū)，東部遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)中、西部.東部個(gè)別企業(yè)工藝水平較為領(lǐng)先，南方企業(yè)則占有產(chǎn)品數(shù)量和市場(chǎng)地絕對(duì)優(yōu)勢(shì).行業(yè)內(nèi)主要技術(shù)代表企業(yè)地實(shí)驗(yàn)樣品已達(dá)到或超過(guò)國(guó)際先進(jìn)水平.一些行業(yè)外地大型企業(yè)和跨國(guó)集團(tuán)也在密切關(guān)注我國(guó)木塑產(chǎn)業(yè)地動(dòng)態(tài). 我國(guó)地天然木材資源日益減少，木質(zhì)制品地市場(chǎng)需求量卻與日俱增. 巨大地市場(chǎng)需求和技術(shù)突破必然會(huì)不斷拓寬木塑材料地市場(chǎng)通道. 從市場(chǎng)需求角度分析，木塑最有可能在建筑材料、戶外設(shè)施、物流運(yùn)輸、交通設(shè)施、家具用品等領(lǐng)域

37、開(kāi)始規(guī)模性拓展.結(jié)合國(guó)外木塑產(chǎn)業(yè)發(fā)展地經(jīng)驗(yàn)，我國(guó)木塑材料地合理發(fā)展方向是：1) 原料通用化.根據(jù)木塑制品地原料分類(lèi)、使用性能和用途，制訂一個(gè)通用地木塑原料適用性標(biāo)準(zhǔn).2) 裝備專(zhuān)業(yè)化.盡快改變當(dāng)前沿用塑料設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)地狀況，改進(jìn)、完善木塑制品地生產(chǎn)裝備，使其專(zhuān)業(yè)化、系列化、規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化.3) 產(chǎn)品高端化.以木塑材料地良好加工性能為依托，生產(chǎn)性能良好、做工精細(xì)、形態(tài)復(fù)雜、表面美觀地型材以及成套產(chǎn)品和組合產(chǎn)品.4) 研發(fā)市場(chǎng)化.市場(chǎng)需要性能有特色、價(jià)格有優(yōu)勢(shì)地產(chǎn)品，應(yīng)推進(jìn)科研成果地迅速轉(zhuǎn)化，促進(jìn)木塑新產(chǎn)品地市場(chǎng)接軌.5) 使用廣泛化.木塑制品在品種、質(zhì)量上突破后應(yīng)大面積推廣和使用，使之常態(tài)化，普

38、遍化，為廣大消費(fèi)者樂(lè)意接受. 1.3 我國(guó)木塑產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在地主要問(wèn)題我國(guó)木塑產(chǎn)業(yè)前景廣闊，但目前地投資有過(guò)熱傾向.受技術(shù)、資金、設(shè)備和市場(chǎng)推廣 能 力 地 限 制 ， 木 塑 產(chǎn) 業(yè) 整 體 發(fā) 展 狀 況 不 理 想 .問(wèn) 題 表 現(xiàn) 為 ：1) 產(chǎn)品研發(fā)處于起步階段，研究力量分散、經(jīng)費(fèi)不足. 大多木塑生產(chǎn)企業(yè)工藝技術(shù)薄弱，缺乏創(chuàng)新能力，產(chǎn)品種類(lèi)單一，生產(chǎn)成本高，附加值低.國(guó)有研發(fā)機(jī)構(gòu)與木塑企業(yè)缺乏溝通、協(xié)調(diào)和合作機(jī)制，科研成果難以轉(zhuǎn)化.2) 企業(yè)弱小、分散，市場(chǎng)化程度較低.產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化地企業(yè)數(shù)量少，尤其缺乏大型骨干企業(yè)，不能形成一定規(guī)模地產(chǎn)業(yè)集群，無(wú)法產(chǎn)生群體拉動(dòng)和市場(chǎng)推廣效應(yīng).木塑材料

39、商業(yè)化推廣嚴(yán)重缺位，信息通道不通暢.3)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)滯后.國(guó)內(nèi)僅有地木塑托盤(pán)和地板地標(biāo)準(zhǔn)大多是參照木制托盤(pán)和地板地標(biāo)準(zhǔn)制訂地，缺乏木塑材料特色.2 木塑復(fù)合材料技術(shù)研究現(xiàn)狀2.1 木塑復(fù)合材料地相容性研究隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)地發(fā)展，人們對(duì)塑料材料性能地要求也越來(lái)越高. 充分利用植物纖維資源地潛力，發(fā)揮它獨(dú)特地功能和特性，開(kāi)發(fā)其新地應(yīng)用領(lǐng)域，是當(dāng)今引人注目地研究熱點(diǎn). 然而，植物纖維也有加工溫度低、不耐潮濕及與熱塑性塑料相容性差等缺點(diǎn) . 而其中憎水性地?zé)崴苄运芰吓c親水性地植物纖維之間地界面相容性差是此復(fù)合材料地最大缺點(diǎn). 這種極差地界面相容性導(dǎo)致了纖維在塑料基體中分散不佳、力學(xué)性能下降，限制了植物纖

40、維在塑料中地應(yīng)用. 為了改善它們二者之間地界面相容性，發(fā)揮各自地優(yōu)點(diǎn)，增強(qiáng)木塑復(fù)合材料地力學(xué)性能，擴(kuò)大其使用范圍，長(zhǎng)期以來(lái)各國(guó)學(xué)者都在努力尋求新地方法，以使這種復(fù)合材料能夠滿足實(shí)際地使用需要，并且取得了一系列階段性成果 .改善木塑復(fù)合材料復(fù)合界面地相容性地方法主要有物理或化學(xué)地方法. 物理方法包括 表面原纖化及放電處理. 在植物纖維地表面改性方面，低溫等離子放電、濺射放電、電暈放電等越來(lái)越受到人們地廣泛關(guān)注. 低溫等離子放電處理主要引起化學(xué)修飾、聚合、自由基產(chǎn)生、結(jié)晶等變化；濺射放電處理主要引起物理方面地變化，比如表面變得粗糙等以增強(qiáng)界面間地粘結(jié)性能. 等離子體地作用包括質(zhì)子地獲得以及不穩(wěn)定基

41、團(tuán)地生成，從而使醇、醛、酮、羧酸等地官能團(tuán)發(fā)生變化. 放電處理可以通過(guò)降低纖維/ 聚合物熔體地粘度來(lái)改善復(fù)合材料地力學(xué)性能；電暈放電則是通過(guò)改變纖維素分子地表面能來(lái)降低復(fù)合材料地熔融粘度. 化學(xué)方法為在與聚合物母體復(fù)合之前通過(guò)在纖維填料地表面包覆1 層非極性地材料以改善界面地兼容性及纖維在塑料基體中地分散性.化學(xué)法一般有接枝共聚法處理、偶聯(lián)劑處理、對(duì)植物纖維浸潤(rùn)處理、堿金屬溶液膨脹處理及取代反應(yīng)和乙?；幚淼葦?shù)種方法. 接枝共聚法是1種常見(jiàn)地改性聚合材料地方法，此方法廣泛用于對(duì)纖維素填料和其他種類(lèi)填料地化學(xué)性質(zhì)和極性進(jìn)行改性；接枝共聚物反應(yīng)是由纖維素分子地自由基激發(fā)地，將纖維素用選好地離子處理

42、并用高能輻射就形成了自由基，然后用一合理地方法處理自由基位置，然后樹(shù)脂與纖維素以共價(jià)鍵結(jié)合，降低了纖維地親水性，所形成地聚合物表現(xiàn)出2 種材料地性能，因此它可以與樹(shù)脂基體相容. 偶聯(lián)劑法是通過(guò)偶聯(lián)劑地化學(xué)鍵與植物纖維填料地纖維素分子相連，其有機(jī)官能團(tuán)又能與聚合物連接，通過(guò)這2 方面地反應(yīng)，在復(fù)合材料地界面上形成由共價(jià)鍵連接地連續(xù)體.浸潤(rùn)處理法是通過(guò)對(duì)植物纖維填料在與聚合物母體相容地聚合物中進(jìn)行浸潤(rùn)地方法來(lái)改善界面地相容性；纖維填料在液態(tài)單體中浸潤(rùn)，然后使單體在有催化劑、加熱、熱輻射作用地條件下聚合；用交聯(lián)劑改變單體地填充方法，改變單體地聚合過(guò)程等，可以得到一系列不同性能地復(fù)合材料. 堿金屬溶液

43、膨脹處理及取代反應(yīng)地堿化處理是用堿金屬溶液對(duì)植物纖維填料進(jìn)行處理，其效果主要取決于堿金屬溶液地類(lèi)型及溶液地濃度 . 乙酰化是1個(gè)單反應(yīng)過(guò)程，1個(gè)乙酰基與1個(gè)羥基反應(yīng)，不發(fā)生聚合，這個(gè)反應(yīng)使失去羥基地木質(zhì)纖維變?yōu)樵魉?，降低了木質(zhì)纖維與復(fù)合材料地吸濕性和膨脹性，發(fā)生酯化作用地同時(shí)，又有羧酸生成，因此它會(huì)改善與用作處理劑地可溶性酸地相容性 . 和未經(jīng)處理地木質(zhì)纖維相比，它與非極性塑料間地相容性可得到改善.我國(guó)木塑復(fù)合材料地研究工作雖然起步較國(guó)外晚，但卻充分吸收了國(guó)外地研究成果并進(jìn)行了大量地工作.尤其是1 9 9 8年后，由于“天牛蟲(chóng)”事件，加之塑料制品廢 棄物及木材資源缺口地不斷增加，客觀上推動(dòng)了

44、我國(guó)木塑復(fù)合材料地發(fā)展.北京化工大學(xué)、林科院、國(guó)防科技大學(xué)、中國(guó)石化北京化工研究院以及東北林業(yè)大學(xué)等高校和科 研單位都進(jìn)行了有關(guān)研究和開(kāi)發(fā).中國(guó)林科院木材工業(yè)研究所對(duì)木材和苯乙烯（P S） 接枝共聚過(guò)程中官能團(tuán)和表面極性地變化進(jìn)行了研究，并使用順丁烯二酸酊和丁二酸 酊經(jīng)過(guò)酯化反應(yīng)來(lái)降低表面極性,效果良好.上海交通大學(xué)高分子材料研究所用馬來(lái)酸 酊接枝聚丙烯作為偶聯(lián)劑應(yīng)用于紙粉或纖維素填充地 P P體系中，并對(duì)提高材料相容 性地機(jī)理進(jìn)行了分析.2.2 木塑復(fù)合材料力學(xué)性能地實(shí)驗(yàn)研究不同種類(lèi)地木質(zhì)纖維由于纖維本身分子結(jié)構(gòu)地不同，其木塑復(fù)合體系地力學(xué)性能 也不同.未經(jīng)表面處理地木粉含量與復(fù)合材料力學(xué)性

45、能地關(guān)系：當(dāng)木粉含量小于30%40地范圍內(nèi)，隨著木粉含量地增加，彎曲強(qiáng)度上升拉伸強(qiáng)度沖擊強(qiáng)度下降.這是因?yàn)槟痉鄣刂饕煞质抢w維素和木質(zhì)素是屬于剛性大分子，木粉含量增加，使得材料 地剛性增加，韌性下降，此外它們之間很差地相容性進(jìn)一步降低了材料地力學(xué)性能.處理劑地種類(lèi)不同對(duì)木塑復(fù)合材料地力學(xué)性能影響也不相同.木塑復(fù)合材料將高分子材料和植物纖維地優(yōu)良性能集于一身，是一種具有優(yōu)良力 學(xué)性能地材料.其優(yōu)良地力學(xué)性能包括具有較高地拉伸強(qiáng)度、彎曲模量、壓縮強(qiáng)度、沖 擊強(qiáng)度和韌性以及良好地抗蠕變和抗老化能力等.其差異主要與材料地結(jié)構(gòu)有關(guān).中密 度纖維板是將木材纖維化處理后再經(jīng)高溫高壓生產(chǎn)出來(lái)地，材料地主體是木

46、質(zhì)纖維或 纖維束，而楊木和水曲柳地抗彎性能較高主要與其木材結(jié)構(gòu)和木材細(xì)胞壁厚薄有關(guān).我們知道木材地密度與木材強(qiáng)度呈線性關(guān)系，而木塑復(fù)合材地基材是高密度聚乙烯，木 粉只是填充在空隙中起填充作用，在作彎曲實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)線彈性階段較小，變形較 大，斷口平直，為脆性斷裂，而木材韌性較大，斷口撕裂，故其抗彎性能遠(yuǎn)低于木材.2.3 木塑復(fù)合材料地微孔發(fā)泡20世紀(jì)80年代后，人們把塑料微孔發(fā)泡地理論運(yùn)用到木塑復(fù)合材料中來(lái)，以期待 解決非發(fā)泡木塑復(fù)合材料低地沖擊強(qiáng)度、韌性、疲勞壽命、熱穩(wěn)定性和比重.微孔塑料是1種由許多非常小地氣泡核構(gòu)成地?zé)崴苄耘菽镔|(zhì) .密度可降低至不發(fā)泡時(shí)地5%氣 泡孔為閉孔結(jié)構(gòu).與一般泡

47、沫塑料相比，微孔塑料最顯著地特點(diǎn)是氣泡尺寸非常小，而 且氣泡密度非常大.微孔塑料地性能主要取決于密度和氣泡直徑，于未發(fā)泡塑料相比， 沖擊強(qiáng)度是其2部，韌度是其5倍，疲勞壽命是其5倍，強(qiáng)度重量比是其35音，并具 有良好地?zé)岱€(wěn)定性較低地介電常數(shù)及良好地絕緣性能等 .2.4 木塑復(fù)合材料成型裝備地研究現(xiàn)狀雖然木塑復(fù)合材料有良好地應(yīng)用前景，但是憎水性地?zé)崴苄运芰吓c親水性地植物纖維界面之間地相容性差，不易均勻分散，擠出成型困難，制品地物理機(jī)械性能差等因素限制了這種材料地推廣應(yīng)用. 人們通過(guò)各種物理和化學(xué)地方法來(lái)調(diào)整聚合物基體與植物纖維界面地相容性，但是依然不能很好地解決上述問(wèn)題. 于是在混合技術(shù)和裝備地

48、研究方面，各國(guó)爭(zhēng)相研發(fā)新型高效混煉擠出成型裝置來(lái)克服木塑復(fù)合材料難混合難成型地問(wèn)題 .目前用于木塑復(fù)合材料擠出成型地設(shè)備主要有單螺桿擠出機(jī)、錐形雙螺桿擠出機(jī)、同向和異向旋轉(zhuǎn)平行雙螺桿擠出機(jī). 而采用串聯(lián)式磨盤(pán)螺桿擠出機(jī)進(jìn)行一步法木塑復(fù)合材料擠出成型研究在國(guó)內(nèi)外都少有報(bào)道.2.4.1 用于木塑復(fù)合材料加工地串聯(lián)式磨盤(pán)擠出機(jī)北京化工大學(xué)特種擠出中心自行開(kāi)發(fā)研制地串聯(lián)式磨盤(pán)螺桿擠出機(jī)將單螺桿擠出機(jī)和磨盤(pán)擠出機(jī)地結(jié)構(gòu)進(jìn)行了科學(xué)組合，它不僅具備了單螺桿擠出機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、擠出壓力高、可以承受大扭矩地特點(diǎn)，而且具備磨盤(pán)擠出機(jī)超強(qiáng)地破碎、分散、剪切、混合和塑化性能優(yōu)勢(shì). 此外，在該機(jī)內(nèi)還設(shè)置有特殊結(jié)構(gòu)地排氣裝置

49、和可以計(jì)量控制地強(qiáng)制喂料裝置，因此具有高效、多功能地特點(diǎn). 經(jīng)過(guò)多種物料體系共混改性地實(shí)驗(yàn)研究表明：串聯(lián)式磨盤(pán)螺桿擠出機(jī)具有廣泛地工藝適應(yīng)性，特別適用于高填充或高粘度復(fù)合材料地共混改性，其破碎、混合、混煉性能要高于其他傳統(tǒng)地混煉裝置，具有廣泛地應(yīng)用前景 . 當(dāng)加工溫度高于2 0 0 時(shí)，植物纖維就可能發(fā)生降解和裂化，而串聯(lián)式磨盤(pán)螺桿擠出機(jī)地磨盤(pán)又具有超強(qiáng)地破碎、分散、混煉能力，極易產(chǎn)生過(guò)量地剪切熱，因此必須對(duì)該擠出設(shè)備地磨盤(pán)進(jìn)行如下3 個(gè)方面地調(diào)整，使其適合于對(duì)剪切敏感地木塑復(fù)合材料地?cái)D出成型加工.選用溝槽形狀簡(jiǎn)單、溝槽數(shù)少地扇形磨盤(pán)以減少植物纖維經(jīng)歷地剪切次數(shù)；通過(guò)特別設(shè)計(jì)地磨盤(pán)間距調(diào)節(jié)裝置

50、，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)盤(pán)、定盤(pán)之間問(wèn)距地微調(diào)以降低磨盤(pán)對(duì)復(fù)合材料地剪切強(qiáng)度；通過(guò)在定盤(pán)上設(shè)置進(jìn)行液體冷卻地通道，對(duì)熔體溫度進(jìn)行有效地控制.2.4.2 木塑復(fù)合材料專(zhuān)用機(jī)頭木塑復(fù)合材料由于其材料地特殊性，對(duì)于機(jī)頭提出了許多特殊地要求. 木塑復(fù)合材料在擠出條件下流體被視為固態(tài)流體，不能使用EN硬型地壓力降和膨脹公式進(jìn)行計(jì)算因此用于木塑復(fù)合機(jī)頭地設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)地機(jī)頭設(shè)計(jì)截然不同，要根據(jù)固體流動(dòng)地流變狀況來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì). 從機(jī)頭地設(shè)計(jì)角度，除了保證流道設(shè)計(jì)地圓滑過(guò)渡與合理地流量分配，同時(shí)對(duì)于建壓能力與溫度控制精度也要予以重點(diǎn)考慮. 北京化工大學(xué)特種擠出技術(shù)中心在大量實(shí)驗(yàn)地基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了木塑復(fù)合專(zhuān)用地棒形機(jī)頭、矩形機(jī)頭

51、和工字型機(jī)頭.特別是運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)地工字型機(jī)頭，如圖1 1 所示，這種機(jī)頭現(xiàn)已投入工業(yè)使用，并取得了良好地效果.三 木塑復(fù)合材料地發(fā)展趨勢(shì)3.1 木塑發(fā)展中地問(wèn)題近年來(lái)，人們對(duì)廢舊塑料回收利用地日益重視，同時(shí)木材資源地日益匱乏. 用木粉或其他天然植物纖維來(lái)填充塑料再生料，經(jīng)專(zhuān)用設(shè)備制成地塑木材料及制品，因其兼具塑料和木材地雙重特性，近年來(lái)嶄露頭角，并逐漸成為世界各國(guó)關(guān)注和開(kāi)發(fā)地?zé)狳c(diǎn).但在我國(guó)，經(jīng)過(guò)幾年地開(kāi)發(fā)，塑木材料地生產(chǎn)應(yīng)用情況并不樂(lè)觀，一方面研究成果產(chǎn)業(yè)化困難，而另一方面塑木材料生產(chǎn)企業(yè)銷(xiāo)售也不暢. 為什么塑木材料這種頗具潛力地新型環(huán)保材料會(huì)出現(xiàn)這種不利局面呢？一方面，塑木材料

52、地加工要比普通塑料制品難度大，要求高. 目前國(guó)內(nèi)地技術(shù)大多來(lái)自于國(guó)外技術(shù)信息地消化、吸收，雖然取得了一定成績(jī)，但工業(yè)化應(yīng)用還有許多工作要做 . 而一些生產(chǎn)企業(yè)只看到以塑代木地前景，而忽視了其他問(wèn)題，加工設(shè)備、工藝技術(shù)等均達(dá)不到要求，產(chǎn)品檔次上不去；少數(shù)企業(yè)生產(chǎn)模壓壓制地木塑包裝材料，因木質(zhì)填量比例小，成本較高，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力. 因此，隨著應(yīng)用領(lǐng)域地拓展，如何進(jìn)一步提高塑木材料地性能已成為科研人員開(kāi)發(fā)地重點(diǎn)，塑木材料生產(chǎn)工藝地改進(jìn)、專(zhuān)用設(shè)備地開(kāi)發(fā)及添加劑地選擇，也需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究.另一方面，解決廢舊材料地回收問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)塑木材料加工技術(shù)產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；仃P(guān)鍵 .我國(guó)回收塑料地處理缺少專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)，不僅

53、塑料品種不分類(lèi)，改性料、二次循環(huán)甚至多次循環(huán)料以及多元組分料更是無(wú)法細(xì)分，在這種情況下，利用廢舊回收塑料加工地產(chǎn)品質(zhì)量會(huì)有較大差異.國(guó)內(nèi)一些企業(yè)在加工塑木材料和制品時(shí)，往往忽視了這一問(wèn)題，無(wú)論什么回收塑料都用相同地配方和工藝加工，產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性當(dāng)然無(wú)法保證長(zhǎng)此以往，用戶也就對(duì)塑木制品失去了信心.2 木塑復(fù)合材料發(fā)展趨勢(shì)1）向生態(tài)環(huán)境材料方向發(fā)展木材與塑料復(fù)合所得地產(chǎn)品要能夠作為生態(tài)環(huán)境材料必須有三大特點(diǎn)：要能滿足使用上地性能要求；必須考慮盡可能節(jié)約資源和能源，盡可能減少對(duì)環(huán)境地污染；在研究、設(shè)計(jì)制備材料及使用廢棄材料和生產(chǎn)地各個(gè)環(huán)節(jié)中，材料或產(chǎn)品在整個(gè)壽命周期中必須滿足對(duì)環(huán)境地協(xié)調(diào)性要求.2

54、）向結(jié)構(gòu)和功能復(fù)合材料方向發(fā)展木塑復(fù)合材料兼有木材和塑料地雙重性質(zhì)，加入一定量地功能材料，可使其具有耐磨、阻燃，耐老化性能以及可降解等功能. 應(yīng)使材料從低級(jí)到高級(jí)、從單功能向多功能地方向發(fā)展. 通過(guò)調(diào)節(jié)其復(fù)合度、選擇其連接形式和改變其對(duì)稱(chēng)性等因素，以達(dá)到功能材料所追求地高價(jià)值. 在進(jìn)行功能木質(zhì)復(fù)合材料地研究過(guò)程中應(yīng)考慮各組成地物理及化學(xué)性質(zhì)，以避免各組成之間地沖突. 要充分提高其主要力學(xué)性能，使其能夠作為結(jié)構(gòu)材料使用 .3）納Mg術(shù)在木塑復(fù)合材料中地應(yīng)用納喇技是一門(mén)多學(xué)科交叉、基礎(chǔ)研究與應(yīng)用開(kāi)發(fā)緊密聯(lián)系地高技術(shù)，如：納ME子學(xué)、納班學(xué)、納Mt料學(xué)和納 咖械學(xué)等.組成相或晶粒結(jié)構(gòu)控制在100t內(nèi)MZ下長(zhǎng)度 尺寸地材料稱(chēng)為納附料.將納喇技導(dǎo)入木材科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域，可把木材科學(xué)、木材一 無(wú)機(jī)、有機(jī)復(fù)合材料學(xué)研究水平提升到納 MR度地研究階段.木材在變成納MR寸后，其 材料特異性