木塑复合材料研究进展

木塑复合材料研究进展

刘

涛，何

慧，洪浩群，贾德民

（华南理工大学材料学院，广州，５１０６４０）

摘要：综述了国内外木塑复合材料的研究现状、木塑复合材料界面相容性方法、木粉的表面处理方法及加工性能等。结果表明，木塑复合材料在资源综合利用与环境保护方面具有优势，近年来得到了快速发展。开发不同木质纤维与多种塑料复合的材料以及可降解的木塑复合材料产品，具有良好的经济效益与环保效应。关键词：木塑复合材料；表面改性；应用；研究进展

中图分类号：ＴＱ３５１．０１１

文献标志码：Ａ文章编号：１００９—９２３９（２００８）０２—００３８—０４

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ｓｔｕｄｙ

１前言

木塑复合材料（ＷＰＣ）是由木纤维或植物纤维填充改性热塑性复合材料，经过挤出、压制或注射成型成板材或者其他制品，代替木材和塑料的一种新型复合材料。木塑新材料既保留了木材在加工性能方面的优势，又克服了木材不耐用的缺陷，它废弃后能重新利用，原料廉价丰富，可回收，减少环境污染，保护森林资源，是一种全新的绿色环保材料。作为新兴环保材料，ＷＰＣ受到了诸多赞誉，社会的进步使得人们对木塑复合材料提出更高的要求。在家具设计和制造方面，由于木塑复合材料的韧性低于塑料母体树脂，这样很容易导致材料因撞击或局部压力而受损；木塑复合材料在成型加工中流动性较差“，２１，制品大部分情况下只能呈现直线状态，几乎没有曲线和弧度；因此，对加工设备、下游的装置、模具提出了更高的要求。如

收稿日期：２００７—１１—２７

基金项目：广州市科技攻关项目（２００６２３一Ｄ００２１）

作者简介：刘涛（１９８３一），男，湖北钟祥人，硕士生．研究方向为新型环保木塑复合材料的研发，（电话）１３５６０３３６２３５（电子信箱）１ｔ２０７２００２＠ｙａｈｏｏ．Ｃ０１．ｃｎ；何慧（１９６８一），女，四川南充人，副教授，研究方向为聚合物共混合金的原位增容及反应挤出、塑料的增韧增强、聚烯烃与多单体固相接枝共聚、聚烯烃与层状硅酸盐接枝插层纳米复合材料、废旧塑料回收再用、复合导电高分子材料等方面，（电话）１３７２４００３２３４（电子信箱）ｐｓｈｕｉｈｅ＠￥ｃｕｔ．ｅｄｕ．ｃｒｌｏ

何提高两相组分的相容性和改进制造工艺一直是ＷＰＣ的研究重点。

２改善木塑复合材料界面相容性的方法

木纤维与热塑性塑料进行复合时，木材的纤维含大量的羟基，具有很强的亲水性。树脂基体，大多是疏水性的【３Ｉ。木粉填料与树脂基体界面间不能形成很好的粘合。复合材料力学性能较低。同时，木材纤维素分子内含氢键，加热时会聚集在一起，使其在基体中分散不均。影响复合材料的性能。改善木塑界面的相容性及混合的均匀性是制取优良性能的复合材料的关键。目前，改进界面相容性的主要方法有：木质纤维的预处理及表面改性；添加合适的改性剂。２．１木质纤维的预处理及表面改性

木质纤维素由纤维素、半纤维素、木质素及抽提

物等组成，具有很强的亲水性和化学极性。通过各种化学和物理方法对其进行预处理或表面进行改性，以增加木质纤维表面的粗糙度或使其部分生成疏水的非极性化学官能团并增加流动性，从而降低与疏水性聚合物间的相斥作用，达到提高界面相容的作用。

采用广泛应用的碱溶液处理法Ｈｌｏ将木粉浸泡于

碱液中。使植物纤维中的部分果胶、木质素和半纤维素等低分子杂质被溶解除去，纤维表面变得粗糙，使

万方数据　

纤维与树脂界面之间结合能力增强。同时使未处理前的抽提物消失，将形成许多空腔，这些空腔增强聚合物母体与纤维填料的“锁紧力”。另一方面。碱处理导致纤维束分裂成更小的纤维，纤维的直径降低，长径比增加，与基体接触面积增大。碱处理法一般与其他方法联合使用，它取决于碱的溶解形式，碱的浓度，体系的温度，处理的时间。对木纤维通常采用在２３℃下用２０％的ＮａＯＨ溶液浸泡４８ｈ碱处理【５川】ｏ

加热烘干法是传统的方法，它能降低木质纤维中水的含量，从而降低在复合材料中产生空隙和内部应力的几率。同时，它还能够使半纤维素热降解和木质素重排。使得木纤维表面羟基含量降低，有利于其与聚合物基体的粘结。为了避免被氧化，加热要在无氧的条件下进行１９￣儿１０大部分的半纤维素、果胶等被除

去会引起植物细胞的各项异性收缩、破裂甚至胞壁的

破坏。蒸汽喷发是处理天然纤维的一种新型的方法。它能引起木纤维形态和结构的变化，破坏木粉的细胞壁。消除半纤维和木质素，使得纤维素含量比例增加，从而导致木纤维强度和表面积的增加１８１。Ｒｅｎｎｅｃｋａｒ，Ｓ等１１２１人用蒸汽爆破法对木粉进行处理，再与ＰＰ复合制得复合材料。并用ＮＭＲ和ＤＭＡ对其进行表征。ＮＭＲ谱图显示，木粉表面发生化学变化。同时在复合材料中。纤维素的结晶度由所增加。通过脉冲实验，可以得知，蒸汽爆破暂时可以改变木质素的排列结构，在木质素受热的条件下，木质素可以恢复到原态。ＤＭＡ谱图显示蒸汽爆破法对ＰＰ的玻璃化温度没有影响。

木质纤维表面的加工方法包括低温等离子放电、溅射放电、电晕放电等１４・１３，“１０低温等离子放电处理根据使用气体的不同使纤维表面产生化学修饰、聚合、自由基等变化，等离子体的作用包括质子的获得以及不稳定基团的生成，从而使醇，醛，酮，羧酸等官能团发生变化；溅射放电处理主要引起木质纤维表面物理方面的变化。例如表面变粗糙以增强界面的粘结。电晕处理技术是表面氧化最有效的方法之一，该方法能激活纤维表面的醛基。进而改变纤维的表面能。

改性表面接枝法就是采用合适的引发剂将单体在纤维表面直接接枝聚合。纤维素用含水的选择性离子处理过，在高能放射激发下．纤维素分子碰撞形成原子基团，再用单体溶液处理纤维的自由基部分。这样它既有纤维素特性，又含有接枝聚合物的特性。

钟鑫等【１５１人为了提高木粉与ＰＶＣ基体之间的相容性，采用在木质素表面接枝甲基丙烯酸甲酯的方法。用硝酸铈铵作引发剂在纤维表面羟基处形成自由

万　

方数据基，从而引发甲基丙烯酸甲酯反应形成接枝物。利用ｘ射线光电子能谱结果表明，纤维素大分子的表面接枝上聚甲基丙烯酸甲酯的结构单元。当引发剂浓度为总溶液浓度的０．３％左右时，材料的拉伸性能，弯曲性能和冲击性能都达到最佳。２．２添加合适的改性剂

偶联剂是多官能团的有机化合物，一端可溶解或扩散到界面区的树脂中；另一端可与亲水基团形成键结合，提高填料与基体间的界面粘合性，从而提高复合材料的性能１１６１。用于木塑复合材料制备的偶联剂可分为３类：有机，无机，有机一无机杂化。有机偶联剂包括异氰酸盐（Ｒ—ＮＣＯ）。丙烯酸盐，有机酸盐【ｌ卜２１１０有机一无机杂化的偶联剂有钛酸酯类，铝酸酯类及硅烷类（Ｙ（ｃＨ２）ｎｓｉ（ＯＲ）３）∞Ｊ。无机偶联剂中只有少数用于木塑复合材料的制备。如硅酸盐１４１。锆酸盐。李志军等阱１人用硅烷偶联剂Ａ一１７１和天然橡胶胶ＳＬ（ＭＧＬ一３０）改性碱处理后的橡胶木粉。３％的ＭＧＬ一３０提高复合材料冲击强度的效果较Ａ一１７１要好。ＭＧＬ一３０非极性的橡胶分子链段较长，有利于与基体的缠结和与其相互贯穿，复合材料受外力作用时，能有效地诱导基体树脂发生剪切屈服，因而大幅度提高复合材料冲击强度。

洪风宏１２５１等人使用钛酸酯偶联剂、油酸酰胺、聚氨酯预聚物３种表面改性剂处理木粉并制备了ＰＶＣ／木粉复合材料。结果表明：几种木粉表面处理剂均可明显提高复合材料的力学性能。其中使用４份聚氨酯预聚体和６份油酸酰胺处理木粉表面的复合体系的力学性能较优。用Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ转矩流变仪结果显示，聚氨酯预聚体能改善复合体系的流变性能，但随着改性剂用量的增加，复合体系的平衡转矩先减小后增大，聚氨酯预聚体用量在４～６份时达到极小值。

ＱＩＮＴｅ—ｆｕ等１１６１人研究了铝酸酯偶联剂对木

粉／ＰＰ复合材料力学性能的影响。铝酸酯的使用增加

复合材料的冲击强度。ＤＭＡ和ＤＳＣ结果显示，用铝酸酯处理过的复合材料的储能模量和耗能模量有所升高，复合材料的熔点较纯ＰＰ的熔点有所降低。

Ｅｌｉａｓ

Ｈａｎｎａ

Ｂａｋｒａｊｉ等ｕ９１人考察了无机物加入

对木塑复合材料性能的影响。他们用丙烯酰胺或者丁基异丁酸盐浸泡干燥的木粉，向溶液中加入无机物（ＬｉＮ０３，ＣｕＳＯ。，Ｈ鑫Ｏ。），然后用伽马射线引发丙烯酰胺聚合。将改性过的木粉与聚合物基体复合。几种无机物中只有Ｌｉ＋能增加复合材料的压缩强度。

在制备木塑复合材料过程中．加入界面相容剂是最简单而且很有效的方法。各种极性与非极性单体的

共聚物、接枝物是研究的热点，这类相容剂有马来酸酐接枝聚丙烯（ＭＡＰＰ）、马来酸酐接枝聚乙烯（ＭＡＰＥ）。马来酸酐接枝乙丙橡胶（ＥＰＤＭ—ＭＡ）、乙烯醋酸乙烯共聚物（ＥＶＡ）、醋酸乙烯酯（ＥＡＡ）等。近年来，国内外学者对界面相容剂做过很多的研究。宋永明等１２６１人研究了ＥＰＤＭ—ＭＡ对木粉／聚丙烯复合材料性能的影响。结果表明：添加适量的ＥＰＤＭ—ＭＡ改善了木粉与聚丙烯的界面结合，提高木粉／聚丙烯复合材料的力学性能，ＥＰＤＭ—ＭＡ的加入。对复合材料的热性能产生影响，改善材料的耐低温冲击性能；ＥＰＤＭ—ＭＡ的添加使得木粉微粒以直径约为０．１～１Ⅱｍ的球状粒子形态分散于聚丙烯中。另外，ＥＰＤＭ—ＭＡ的添加，有效降低了复合材料的吸水性。

王玮等１２７’人通过比较ＭＡＨ增容、ＭＡＨ／Ｓｔ原位增容、ＡＢＳ—ｇ—ＭＡＨ增容等不同增容方法对ＡＢＳ／木粉复合体系的增容效果，发现ＡＢＳ接枝物的增容效果优于原位增容效果；同时考察了在ＡＢＳ／木粉体系中引入复合基体ＰＶＣ后复合体系的性能。

Ｂｈａｖｅｓｈ

Ｌ

Ｓｈａｈ等脚Ｊ人研究天然高分子壳质

和壳聚糖作偶联剂对木粉／ＰＶＣ复合材料的影响。其作用机理可能是，含有氯原子的ＰＶＣ材料显示酸性，分子链中含已酰氨基的壳聚糖显碱性，两者形成很好的结合，同时已酰氨基也可以和纤维素中的羟基发生反应。由于壳聚糖分子链中含有较多的已酰氨基，０．５％壳聚糖的加入，使得复合材料的弯曲强度提高了２０％，弯曲模量提高了１６％，复合材料的储能模量提高３３％，要达到同样的增强效果，还要加入６％的壳质。

徐焕翔等１２９’人合成多单体接枝共聚物（ＧＰＰ），将其应用于废聚丙烯（ＲＰＰ）／稻康（ＲＣ）复合体系。结果表明，接枝共聚物在ＲＣ和ＲＰＰ复合体系之间起到很好的桥梁作用。增强了稻糠和树脂之间的粘结性，复合材料的力学性能和热性能大大提高。

在制备复合材料时，改性剂的合理互配常常可以获得较好的效果。

刘文鹏等ｕ８】人研究了３种相容剂和３种偶联剂在单独使用和配合使用情况下对ＰＰ／木粉（质量比５０／５０）复合材料力学性能的影响。相容剂ＰＰ—ｇ—ＭＡＨ、ＰＥ—ｇ—ＭＡＨ、ＳＢＳ—ｇ．ＭＡＨ对复合材料力学性能均有改善作用。偶联剂的加入对复合材料力学性能有不同程度的影响。

Ｇｅｎｇｄｅｎｇ

Ｙ等…人研究了聚氨基酰胺（ＰＡＥ）和硬脂酸酐复合偶联剂的组成、ＰＨ值对木粉／ＨＤＰＥ

万　

方数据复合材料性能的影响。由于ＰＡＥ分子链中的氮杂环在碱性条件下具有强的亲核性，当ＰＨ值由５．０变到１０．４时，复合材料的强度逐渐增加。红外光谱图显示，硬脂酸酐和ＰＡＥ均与木纤维生成共价键，两者也相互发生反应。ＰＡＥ一硬脂酸酐的加入能降低复合材料的吸水性。

３木塑复合材料：［ｊｎ－ｒ性能

木塑复合材料流动性较差使得木塑复合材料的

加工显得困难，近几年，木塑复合材料的流变行为研

究、加工工艺探讨成为国内外研究的热点。

“ＴＱ等１２】人用毛细管电流测定仪考察了木

粉／ＨＤＰＥ复合材料的流变性能。通过研究，他们发现复合材料的剪切粘度和外延粘度跟木粉的含量有密切联系，与木粉粒子的大小没有多大的联系，木粉不同于无机填料，木粉的纤维可以在剪切压力下发生形变，使其在复合材料中紧密堆积。同时，高分子偶联剂ＭＡＰＥ的加入还可以起到分子内的润滑剂效果。穆尼分析可以用来表征木塑复合材料溶体的剪切流动，为研究木纤维的分散性问题提供一种方法。

Ｉ。ｉ

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Ｑ等ｕ１人考察不同润滑剂对木粉／ＨＤＰＥ

复合材料流动性能的影响。研究表明，酯类润滑剂不仅能提高木粉在基体中的分散性，还能够起到很好的外部增塑效果。同时，还发现酯类润滑剂和ＭＡＰＥ在提高复合材料力学性能方面有很好的协同效果，在增塑方面，一是外增塑，二是内增塑，两者互不干涉。

洪凤宏等ｌ，１１人采用开炼机、单螺杆和双螺杆挤出机等加工设备，系统研究了加工过程、混炼工艺等因素对ＰＶＣ木粉复合体系的性能和结构的影响。通过３种混合设备的比较，双螺杆制备的ＰＶＣ木粉复合材料的力学性能和流变性能最好，木粉在ＰＶＣ基

体中的分散效果最佳。微观形态观察表明，木粉填料

的分散性与加工方法有很大的关系，直接影响了材料的力学性能和流变性能。双辊开炼机混炼所得材料的流变性能最好。

孙作东［３２１研究了加工工艺对木纹的形成及制品性能的影响，发现挤出机的混炼能力与机头压力、挤出速度、温度等都对仿真木纹的形成和制品性能产生影响。挤出机的混炼能力越强，则越难于形成仿真木纹。要得到较好的仿真木纹，应设置双加料装置。加工时，机头压力不宜过高，设定温度也不宜过高，挤出速

度不宜过慢。否则，不利于仿真木纹的形成。

Ｎｉｃｏｌｅ

Ｍ

Ｓｔａｒｋ

１３３１考察了３种加工方法对复合

材料老化性能的影响。红外光谱图表明注射成型制品表面聚合物的分布多。在老化的条件下，注射成型的制品最易变色。注射成型时，融体受的压力较另外两种要大，所以注射成型的制品有较高的密度，在受紫外光的长期照射下，制品仍有高的弯曲强度和弯曲模量。先挤出后刨削成型制品表面有较多的木纤维，其吸湿性较另外两种成型方法都高。４结束语

木塑复合材料的发展方向是开拓更多的应用领域，发展质轻、高性能，高纤维含量产品。开发各种木塑复合材料的加工工艺，开发不同木质纤维与多种塑料的复合材料研究以及可降解的木塑复合材料产品，使之具有良好的经济效益与环保效应。

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Ｎｉｃｏｌｅ

Ｍ．Ｓｔａｒｋ．ＥｆｆｅｃｔｏｆＷｅａｔｈｅｒｉｎｇＣｙｃｌｅａｎｄＭａｎｕ－ｆａｃｔｕｒｉｎｇ

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Ｓｃｉ，２００６．１００：３１３１—３１４０．

木塑复合材料研究进展

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

刘涛， 何慧， 洪浩群， 贾德民， LIU Tao， HE Hui， HONG Hao-qun， JIA De-min华南理工大学,材料学院,广州,510640绝缘材料

INSULATING MATERIALS2008,41(2)6次

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本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_jycltx200802011.aspx

木塑复合材料研究进展

刘

涛，何

慧，洪浩群，贾德民

（华南理工大学材料学院，广州，５１０６４０）

摘要：综述了国内外木塑复合材料的研究现状、木塑复合材料界面相容性方法、木粉的表面处理方法及加工性能等。结果表明，木塑复合材料在资源综合利用与环境保护方面具有优势，近年来得到了快速发展。开发不同木质纤维与多种塑料复合的材料以及可降解的木塑复合材料产品，具有良好的经济效益与环保效应。关键词：木塑复合材料；表面改性；应用；研究进展

中图分类号：ＴＱ３５１．０１１

文献标志码：Ａ文章编号：１００９—９２３９（２００８）０２—００３８—０４

ＰｒｏｃｅｓｓｉｎＳｔｕｄｙ

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ｓｔｕｄｙ

１前言

木塑复合材料（ＷＰＣ）是由木纤维或植物纤维填充改性热塑性复合材料，经过挤出、压制或注射成型成板材或者其他制品，代替木材和塑料的一种新型复合材料。木塑新材料既保留了木材在加工性能方面的优势，又克服了木材不耐用的缺陷，它废弃后能重新利用，原料廉价丰富，可回收，减少环境污染，保护森林资源，是一种全新的绿色环保材料。作为新兴环保材料，ＷＰＣ受到了诸多赞誉，社会的进步使得人们对木塑复合材料提出更高的要求。在家具设计和制造方面，由于木塑复合材料的韧性低于塑料母体树脂，这样很容易导致材料因撞击或局部压力而受损；木塑复合材料在成型加工中流动性较差“，２１，制品大部分情况下只能呈现直线状态，几乎没有曲线和弧度；因此，对加工设备、下游的装置、模具提出了更高的要求。如

收稿日期：２００７—１１—２７

基金项目：广州市科技攻关项目（２００６２３一Ｄ００２１）

作者简介：刘涛（１９８３一），男，湖北钟祥人，硕士生．研究方向为新型环保木塑复合材料的研发，（电话）１３５６０３３６２３５（电子信箱）１ｔ２０７２００２＠ｙａｈｏｏ．Ｃ０１．ｃｎ；何慧（１９６８一），女，四川南充人，副教授，研究方向为聚合物共混合金的原位增容及反应挤出、塑料的增韧增强、聚烯烃与多单体固相接枝共聚、聚烯烃与层状硅酸盐接枝插层纳米复合材料、废旧塑料回收再用、复合导电高分子材料等方面，（电话）１３７２４００３２３４（电子信箱）ｐｓｈｕｉｈｅ＠￥ｃｕｔ．ｅｄｕ．ｃｒｌｏ

何提高两相组分的相容性和改进制造工艺一直是ＷＰＣ的研究重点。

２改善木塑复合材料界面相容性的方法

木纤维与热塑性塑料进行复合时，木材的纤维含大量的羟基，具有很强的亲水性。树脂基体，大多是疏水性的【３Ｉ。木粉填料与树脂基体界面间不能形成很好的粘合。复合材料力学性能较低。同时，木材纤维素分子内含氢键，加热时会聚集在一起，使其在基体中分散不均。影响复合材料的性能。改善木塑界面的相容性及混合的均匀性是制取优良性能的复合材料的关键。目前，改进界面相容性的主要方法有：木质纤维的预处理及表面改性；添加合适的改性剂。２．１木质纤维的预处理及表面改性

木质纤维素由纤维素、半纤维素、木质素及抽提

物等组成，具有很强的亲水性和化学极性。通过各种化学和物理方法对其进行预处理或表面进行改性，以增加木质纤维表面的粗糙度或使其部分生成疏水的非极性化学官能团并增加流动性，从而降低与疏水性聚合物间的相斥作用，达到提高界面相容的作用。

采用广泛应用的碱溶液处理法Ｈｌｏ将木粉浸泡于

碱液中。使植物纤维中的部分果胶、木质素和半纤维素等低分子杂质被溶解除去，纤维表面变得粗糙，使

万方数据　

纤维与树脂界面之间结合能力增强。同时使未处理前的抽提物消失，将形成许多空腔，这些空腔增强聚合物母体与纤维填料的“锁紧力”。另一方面。碱处理导致纤维束分裂成更小的纤维，纤维的直径降低，长径比增加，与基体接触面积增大。碱处理法一般与其他方法联合使用，它取决于碱的溶解形式，碱的浓度，体系的温度，处理的时间。对木纤维通常采用在２３℃下用２０％的ＮａＯＨ溶液浸泡４８ｈ碱处理【５川】ｏ

加热烘干法是传统的方法，它能降低木质纤维中水的含量，从而降低在复合材料中产生空隙和内部应力的几率。同时，它还能够使半纤维素热降解和木质素重排。使得木纤维表面羟基含量降低，有利于其与聚合物基体的粘结。为了避免被氧化，加热要在无氧的条件下进行１９￣儿１０大部分的半纤维素、果胶等被除

去会引起植物细胞的各项异性收缩、破裂甚至胞壁的

破坏。蒸汽喷发是处理天然纤维的一种新型的方法。它能引起木纤维形态和结构的变化，破坏木粉的细胞壁。消除半纤维和木质素，使得纤维素含量比例增加，从而导致木纤维强度和表面积的增加１８１。Ｒｅｎｎｅｃｋａｒ，Ｓ等１１２１人用蒸汽爆破法对木粉进行处理，再与ＰＰ复合制得复合材料。并用ＮＭＲ和ＤＭＡ对其进行表征。ＮＭＲ谱图显示，木粉表面发生化学变化。同时在复合材料中。纤维素的结晶度由所增加。通过脉冲实验，可以得知，蒸汽爆破暂时可以改变木质素的排列结构，在木质素受热的条件下，木质素可以恢复到原态。ＤＭＡ谱图显示蒸汽爆破法对ＰＰ的玻璃化温度没有影响。

木质纤维表面的加工方法包括低温等离子放电、溅射放电、电晕放电等１４・１３，“１０低温等离子放电处理根据使用气体的不同使纤维表面产生化学修饰、聚合、自由基等变化，等离子体的作用包括质子的获得以及不稳定基团的生成，从而使醇，醛，酮，羧酸等官能团发生变化；溅射放电处理主要引起木质纤维表面物理方面的变化。例如表面变粗糙以增强界面的粘结。电晕处理技术是表面氧化最有效的方法之一，该方法能激活纤维表面的醛基。进而改变纤维的表面能。

改性表面接枝法就是采用合适的引发剂将单体在纤维表面直接接枝聚合。纤维素用含水的选择性离子处理过，在高能放射激发下．纤维素分子碰撞形成原子基团，再用单体溶液处理纤维的自由基部分。这样它既有纤维素特性，又含有接枝聚合物的特性。

钟鑫等【１５１人为了提高木粉与ＰＶＣ基体之间的相容性，采用在木质素表面接枝甲基丙烯酸甲酯的方法。用硝酸铈铵作引发剂在纤维表面羟基处形成自由

万　

方数据基，从而引发甲基丙烯酸甲酯反应形成接枝物。利用ｘ射线光电子能谱结果表明，纤维素大分子的表面接枝上聚甲基丙烯酸甲酯的结构单元。当引发剂浓度为总溶液浓度的０．３％左右时，材料的拉伸性能，弯曲性能和冲击性能都达到最佳。２．２添加合适的改性剂

偶联剂是多官能团的有机化合物，一端可溶解或扩散到界面区的树脂中；另一端可与亲水基团形成键结合，提高填料与基体间的界面粘合性，从而提高复合材料的性能１１６１。用于木塑复合材料制备的偶联剂可分为３类：有机，无机，有机一无机杂化。有机偶联剂包括异氰酸盐（Ｒ—ＮＣＯ）。丙烯酸盐，有机酸盐【ｌ卜２１１０有机一无机杂化的偶联剂有钛酸酯类，铝酸酯类及硅烷类（Ｙ（ｃＨ２）ｎｓｉ（ＯＲ）３）∞Ｊ。无机偶联剂中只有少数用于木塑复合材料的制备。如硅酸盐１４１。锆酸盐。李志军等阱１人用硅烷偶联剂Ａ一１７１和天然橡胶胶ＳＬ（ＭＧＬ一３０）改性碱处理后的橡胶木粉。３％的ＭＧＬ一３０提高复合材料冲击强度的效果较Ａ一１７１要好。ＭＧＬ一３０非极性的橡胶分子链段较长，有利于与基体的缠结和与其相互贯穿，复合材料受外力作用时，能有效地诱导基体树脂发生剪切屈服，因而大幅度提高复合材料冲击强度。

洪风宏１２５１等人使用钛酸酯偶联剂、油酸酰胺、聚氨酯预聚物３种表面改性剂处理木粉并制备了ＰＶＣ／木粉复合材料。结果表明：几种木粉表面处理剂均可明显提高复合材料的力学性能。其中使用４份聚氨酯预聚体和６份油酸酰胺处理木粉表面的复合体系的力学性能较优。用Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ转矩流变仪结果显示，聚氨酯预聚体能改善复合体系的流变性能，但随着改性剂用量的增加，复合体系的平衡转矩先减小后增大，聚氨酯预聚体用量在４～６份时达到极小值。

ＱＩＮＴｅ—ｆｕ等１１６１人研究了铝酸酯偶联剂对木

粉／ＰＰ复合材料力学性能的影响。铝酸酯的使用增加

复合材料的冲击强度。ＤＭＡ和ＤＳＣ结果显示，用铝酸酯处理过的复合材料的储能模量和耗能模量有所升高，复合材料的熔点较纯ＰＰ的熔点有所降低。

Ｅｌｉａｓ

Ｈａｎｎａ

Ｂａｋｒａｊｉ等ｕ９１人考察了无机物加入

对木塑复合材料性能的影响。他们用丙烯酰胺或者丁基异丁酸盐浸泡干燥的木粉，向溶液中加入无机物（ＬｉＮ０３，ＣｕＳＯ。，Ｈ鑫Ｏ。），然后用伽马射线引发丙烯酰胺聚合。将改性过的木粉与聚合物基体复合。几种无机物中只有Ｌｉ＋能增加复合材料的压缩强度。

在制备木塑复合材料过程中．加入界面相容剂是最简单而且很有效的方法。各种极性与非极性单体的

共聚物、接枝物是研究的热点，这类相容剂有马来酸酐接枝聚丙烯（ＭＡＰＰ）、马来酸酐接枝聚乙烯（ＭＡＰＥ）。马来酸酐接枝乙丙橡胶（ＥＰＤＭ—ＭＡ）、乙烯醋酸乙烯共聚物（ＥＶＡ）、醋酸乙烯酯（ＥＡＡ）等。近年来，国内外学者对界面相容剂做过很多的研究。宋永明等１２６１人研究了ＥＰＤＭ—ＭＡ对木粉／聚丙烯复合材料性能的影响。结果表明：添加适量的ＥＰＤＭ—ＭＡ改善了木粉与聚丙烯的界面结合，提高木粉／聚丙烯复合材料的力学性能，ＥＰＤＭ—ＭＡ的加入。对复合材料的热性能产生影响，改善材料的耐低温冲击性能；ＥＰＤＭ—ＭＡ的添加使得木粉微粒以直径约为０．１～１Ⅱｍ的球状粒子形态分散于聚丙烯中。另外，ＥＰＤＭ—ＭＡ的添加，有效降低了复合材料的吸水性。

王玮等１２７’人通过比较ＭＡＨ增容、ＭＡＨ／Ｓｔ原位增容、ＡＢＳ—ｇ—ＭＡＨ增容等不同增容方法对ＡＢＳ／木粉复合体系的增容效果，发现ＡＢＳ接枝物的增容效果优于原位增容效果；同时考察了在ＡＢＳ／木粉体系中引入复合基体ＰＶＣ后复合体系的性能。

Ｂｈａｖｅｓｈ

Ｌ

Ｓｈａｈ等脚Ｊ人研究天然高分子壳质

和壳聚糖作偶联剂对木粉／ＰＶＣ复合材料的影响。其作用机理可能是，含有氯原子的ＰＶＣ材料显示酸性，分子链中含已酰氨基的壳聚糖显碱性，两者形成很好的结合，同时已酰氨基也可以和纤维素中的羟基发生反应。由于壳聚糖分子链中含有较多的已酰氨基，０．５％壳聚糖的加入，使得复合材料的弯曲强度提高了２０％，弯曲模量提高了１６％，复合材料的储能模量提高３３％，要达到同样的增强效果，还要加入６％的壳质。

徐焕翔等１２９’人合成多单体接枝共聚物（ＧＰＰ），将其应用于废聚丙烯（ＲＰＰ）／稻康（ＲＣ）复合体系。结果表明，接枝共聚物在ＲＣ和ＲＰＰ复合体系之间起到很好的桥梁作用。增强了稻糠和树脂之间的粘结性，复合材料的力学性能和热性能大大提高。

在制备复合材料时，改性剂的合理互配常常可以获得较好的效果。

刘文鹏等ｕ８】人研究了３种相容剂和３种偶联剂在单独使用和配合使用情况下对ＰＰ／木粉（质量比５０／５０）复合材料力学性能的影响。相容剂ＰＰ—ｇ—ＭＡＨ、ＰＥ—ｇ—ＭＡＨ、ＳＢＳ—ｇ．ＭＡＨ对复合材料力学性能均有改善作用。偶联剂的加入对复合材料力学性能有不同程度的影响。

Ｇｅｎｇｄｅｎｇ

Ｙ等…人研究了聚氨基酰胺（ＰＡＥ）和硬脂酸酐复合偶联剂的组成、ＰＨ值对木粉／ＨＤＰＥ

万　

方数据复合材料性能的影响。由于ＰＡＥ分子链中的氮杂环在碱性条件下具有强的亲核性，当ＰＨ值由５．０变到１０．４时，复合材料的强度逐渐增加。红外光谱图显示，硬脂酸酐和ＰＡＥ均与木纤维生成共价键，两者也相互发生反应。ＰＡＥ一硬脂酸酐的加入能降低复合材料的吸水性。

３木塑复合材料：［ｊｎ－ｒ性能

木塑复合材料流动性较差使得木塑复合材料的

加工显得困难，近几年，木塑复合材料的流变行为研

究、加工工艺探讨成为国内外研究的热点。

“ＴＱ等１２】人用毛细管电流测定仪考察了木

粉／ＨＤＰＥ复合材料的流变性能。通过研究，他们发现复合材料的剪切粘度和外延粘度跟木粉的含量有密切联系，与木粉粒子的大小没有多大的联系，木粉不同于无机填料，木粉的纤维可以在剪切压力下发生形变，使其在复合材料中紧密堆积。同时，高分子偶联剂ＭＡＰＥ的加入还可以起到分子内的润滑剂效果。穆尼分析可以用来表征木塑复合材料溶体的剪切流动，为研究木纤维的分散性问题提供一种方法。

Ｉ。ｉ

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Ｑ等ｕ１人考察不同润滑剂对木粉／ＨＤＰＥ

复合材料流动性能的影响。研究表明，酯类润滑剂不仅能提高木粉在基体中的分散性，还能够起到很好的外部增塑效果。同时，还发现酯类润滑剂和ＭＡＰＥ在提高复合材料力学性能方面有很好的协同效果，在增塑方面，一是外增塑，二是内增塑，两者互不干涉。

洪凤宏等ｌ，１１人采用开炼机、单螺杆和双螺杆挤出机等加工设备，系统研究了加工过程、混炼工艺等因素对ＰＶＣ木粉复合体系的性能和结构的影响。通过３种混合设备的比较，双螺杆制备的ＰＶＣ木粉复合材料的力学性能和流变性能最好，木粉在ＰＶＣ基

体中的分散效果最佳。微观形态观察表明，木粉填料

的分散性与加工方法有很大的关系，直接影响了材料的力学性能和流变性能。双辊开炼机混炼所得材料的流变性能最好。

孙作东［３２１研究了加工工艺对木纹的形成及制品性能的影响，发现挤出机的混炼能力与机头压力、挤出速度、温度等都对仿真木纹的形成和制品性能产生影响。挤出机的混炼能力越强，则越难于形成仿真木纹。要得到较好的仿真木纹，应设置双加料装置。加工时，机头压力不宜过高，设定温度也不宜过高，挤出速

度不宜过慢。否则，不利于仿真木纹的形成。

Ｎｉｃｏｌｅ

Ｍ

Ｓｔａｒｋ

１３３１考察了３种加工方法对复合

材料老化性能的影响。红外光谱图表明注射成型制品表面聚合物的分布多。在老化的条件下，注射成型的制品最易变色。注射成型时，融体受的压力较另外两种要大，所以注射成型的制品有较高的密度，在受紫外光的长期照射下，制品仍有高的弯曲强度和弯曲模量。先挤出后刨削成型制品表面有较多的木纤维，其吸湿性较另外两种成型方法都高。４结束语

木塑复合材料的发展方向是开拓更多的应用领域，发展质轻、高性能，高纤维含量产品。开发各种木塑复合材料的加工工艺，开发不同木质纤维与多种塑料的复合材料研究以及可降解的木塑复合材料产品，使之具有良好的经济效益与环保效应。

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木塑复合材料研究进展

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

刘涛， 何慧， 洪浩群， 贾德民， LIU Tao， HE Hui， HONG Hao-qun， JIA De-min华南理工大学,材料学院,广州,510640绝缘材料

INSULATING MATERIALS2008,41(2)6次

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本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_jycltx200802011.aspx