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钟鑫，等：术塑复合材料性能研究的天键问题67

木塑复合材料性能研究的关键问题

钟鑫薛平丁筠
(北京化I：大学塑料机械及料程研究所，北京100029)

摘要简要列举国内外木塑复合材料的研究进展，介绍与木塑复合材料有关的各种问题，包括植物纤维的物
理、化学特性，以及各种方法生产的植物纤维使用性能的不同；影响木塑复合材料性能的各种因素；改善植物纤维／
热塑性塑料的界面相容性的各种物理、化学方法，以及复合材料的成型方法等
关键词植物纤维热塑性塑料复合材料界面改性

植物纤维增强热塑性塑料(简称PFRTP)的复合材料，为疏水性，增强了木粉与树脂的粘结强度。
近些年引起了人们的广泛兴趣。植物纤维(如木纤维，坚果为了更好地提高加T设备的混合效果，Kltlyan等采
壳粉，大麻等)都是价廉且可再生利用的资源，是天然聚合物用带有两个进料口的同向啮合双螺杆挤机，先将HDPE在
的立体复合材料，主要包括纤维素、半纤维素和木质素。这第一个进料口加人，然后将处理后的填料在第二个进料口加
些聚合物构筑了植物纤维的细胞壁，并且体现了植物纤维的人，与已熔融的HDPE混合，实验表明当啮合角为45。时，双
性能，如极性、亲水性和吸湿性。笔者将着重介绍植物纤维螺杆挤机输送能力最高，挤制品拉伸强度和托伸弹性模
的特性，提高木塑复合材料的界面性能的方法，以及影响木量也最高。
塑复合材料性能的各种因素。此外．日本、意大利、瑞士等许多国家竞相发明了可用于
lPFRTP复合材料的研究历史和现状挤}}{、压延和注射成型的各种木塑制品。如日本已发明了
历史上最早的复合材料就是以天然植物纤维作增强体木粉填充PE、PP、PVC、HIPS、ABS、PA等的复合材料，以争取
制成的，如朋稻草增强泥土制成的砖坯。利用植物纤维与树在2020年以后使本国木材的进口率减至38％。困内在植物
脂进行复合的研究也具有较长的历史，1907年LeoHBend博纤维与热塑性塑料复合材料的开发方面与国外差距还很大，
士利用热同性酚醛树脂与木粉复合首先制成了一种复合但也作了不少T作。
材料，采用层合T艺生产类似于今天的纤维板，应用于房屋浙江大学的方征平等研究了(乙烯／丙烯酸)共聚物
及仓储用建筑材料。到了20世纪80年代，用植物纤维增强(E／AA)对线型低密度聚乙烯(LLDPE)／木粉复合材料力学
的树脂大约仪为塑料消耗量的5％。目前，世界各国塑料性能的影响，发现E／AA对体系有良好的增容作用，能明显
回收业正广泛兴起．如英国废旧塑料回收率为80％；另外，提高材料的拉伸强度和冲击强度。四川大学的杨鸣波等
木材使用过程中有25％～30％是作“废材”处理的，目前也使用了一种含酯键的表面活性剂处理秸秆粉，制备PVC／秸
急需解决这一“废材”问题。因此国外的许多学者对可再生秆木塑复合材料，PVC／秸秆复合材料的拉伸强度、弯曲强度
热塑性塑料与植物纤维复合材料作了大量的研究。和冲击强度随秸秆含量增加而下降，但下降幅度较小。所选
英国学者R．G．Rai和B．V．KoktalI,3j采用了硬脂酸、的处理剂对复合材料的力学性能及JJUT．性能有较好的改善
矿物油及马来酸酐改性后的PE蜡对木质填料进行处理，然作用。中科院广州化学所的廖兵等。在木纤维的一0H基
后与HDPE混合制成复合材料。添加l％马来酸酐改性后闭上接枝有机基团一CH：一CH1一CN，使木纤维表面变成亲
的PE蜡能明显改善木质填料与基体问的相容性，但随填料油性质，提高了木纤维与PVC界面粘着力，同时也使木纤维
用量的增加，冲击强度下降，而矿物油处理的填料能显著提在复合材料中更易分散，从而大大提高复合材料的拉伸强度
高冲击强度。脂肪酸处理的填料能有效改善纤维的分布，提和冲击强度。华南热带农产品JJU3-．设计所刘惠伦等⋯。研究
高拉伸弹性模量。了剑麻短纤维、环氧化天然橡胶(ENR)／PVC共混比对复合
20世纪80年代以来，国外一些学者进行了PVC／木粉材料性能的影响。该复合材料具有较高的硬度和纵向拉伸
的研究。~nJJU拿大的B、V．Kokta等‘研究了在植物纤维强度，较低的扯断伸长率，良好的耐油和耐老化性，剑麻短纤
表面包覆乳胶或接枝聚合物／乙烯基单体，或添加各种分散维的用量宜为30份，ENR／PVC共混比宜为70／30。昆明理
剂(如硬脂酸或酐)及偶联剂(马来酸酐、亚油酸等)。大多T大学的刘如燕等研究了不同界面处理剂对木塑复合材
数情况下复合材料的力学性能得到了提高，其中接枝是最有料性能的影响。处理剂包括钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂等，
效的改性方法，偶联剂比分散剂的效果好，亚油酸被认为是经过处理后材料性能明显提高。
最合适的偶联剂。加拿大多伦多大学的B．P、Chul，M、我国木材综合利用水平与发达国家相比，差距还很大。
Laurent等的研究表