文 献 综 述

随着经济发展与能源供求、生态环境之间的矛盾不断激化，人们正致力于寻求社会经济可持续发展与环境保护、资源开发的平衡点。这一矛盾在材料开发和利用领域尤其突出。一方面，全球森林资源日渐枯竭，而木制品的需求却不断增长。我国木材利用率很低，在木材加工和使用过程中有 20%～30%的木粉和边角余料未被有效利用。由于废木材和植物纤维以前都是焚烧处理，产生的气体对地球有温室效应，因此木材加工厂也在努力寻求将其转化为高附加值新产品的有效方法。塑料回收再利用也是塑料工业技术重点开发的方向，塑料能否回收利用已成为塑料加工业选材的重要依据之一。在这种情况下，木塑复合材料应运而生。

木塑复合材料定义及分类

木材是由纤维素、半纤维素、木质素和其它有机物质组成的一种多孔性复合材料， 作为工业材料其环 境协调性很好，在国民经济中起着十分重要的作用。 但木材存在易腐、易燃、易受虫蛀、绝对强度低、容易吸水吸潮并引起较大的尺寸变形等缺点，这在一定程 度上限制了其加工和应用。近年来，全球的森林资源日趋枯竭，社会环保意识日见高涨，同时对木材的使用性能也提出了更高的要求。在这种背景下，一种将天然木材与合成塑料通过复合而制得的新材料#8212;#8212;木塑复合材料(简称WPC)受到了人们的广泛关注[1] 。

木塑复合材料是以聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯以及它们的共聚物等热塑性塑料和木粉、植物秸杆粉、植物种壳等木质粉料为原料,经挤压法、注塑法、压制法成型所制成的复合材料。

从木塑复合材料的基体 与功能体结合方式来考虑，木塑复合材料主要可分为两类：一类是以基体与功能体之间，或功能体在基体内部的化学合成反应为主要特征的木塑复合材料，如实木改性处理所形成的木塑复合材料；另一类是以木质纤维材料为基体与高分子量塑料直接复合，其结合方式以两种材料表面(或界面)物理结合为主的木塑复合材料[2] 。

木塑复合材料的特点

木塑复合材料是由树脂基体和木质纤维共混而成，决定了其同时具有树脂和木材的 某些特性，避免了单纯树脂材料高温蠕变、低温易脆等不足[3]，主要特点有：(1)物理性能良好。(2)可加工性：比塑料制品硬度高、刚性好。(3)对环境友好，能重复使用和回收利用，也可生物降解。(4)具有防水性、耐腐性、使用寿命长。(5)优良的可调整性。(6)原料来源广泛。(7)形状尺寸可调。可以根据不同的应用需求，制成不同形状和尺寸的木塑复合材料，另外还有抗紫外线，易着色等特点。

木塑复合材料研究现状

木塑复合材料源起北美，逐渐发展到德国、意大利等欧洲国家，再到中国、日本等亚洲国家，商业化生产已逾40年，其发展轨迹大致分三个阶段，及生产普通木塑物流运输托盘为主的第一阶段，早期的木塑复合材料一直是被当做改性塑料的一个种类，其应用领域主要在民用商品和物流仓储等方面，只是在传统塑料异型材配方的基础上，加入木屑、碎料、刨花等填料，得到低成本绿色材料[4] 。由于它具有使用寿命长、美观、可再生、造价低、防虫、防腐、抗滑、可喷涂、比纯塑料产品的硬度高、可与木材一样进行加工、粘接和固定等优点，因此木塑复合材料广泛应用于门窗、地板、墙壁的建筑材料、舰船材料、栅栏材料、家具材料、汽车材料等[5]。

最近，聚丙烯成炭阻燃材料受到了广泛关注，然而聚丙烯( PP) 的成炭量几乎为零，对PP进行成炭阻燃最简单的方法是添加成炭阻燃剂，而提高PP燃烧时的成炭量和成炭效率是提高PP阻燃性能的关键[6~10]。应对欧盟环保要求，对环保型阻燃聚丙烯的研制也进行了研究[11]。

夏英12等研究了了PP(J340)/LLDPE质量比 以及芦苇用量对木塑复合材料性能的影响，并探讨了芦苇经硅烷偶联剂KH550，A-151、钛酸酯偶联剂NDZ-101改性后对木塑复合材料力学性能、加工流动性能、微观结构及热性能的影响。结果表明：PP(J340)/LLDPE质量比为60/40，加入30份A-151改性芦苇时，木塑复合材料的综合性能最佳。与加入未改性芦苇的复合材料相比，拉伸强度、弯曲强度、冲击强度，分别提高了33.93%，23.59%，42.58%；熔体流动速率值提高了18.69%；扫描电镜分析显示，改性芦苇与PP，LLDPE的相容性较好。

蔡培鑫[13]等，研究了配方中PP/PE比例、EPDM加入量变化对WPC力学性能的影响。结果表明：随着WPC中PP质量分数的增加，WPC的弯曲模量增加，但弯曲强度和冲击强度均出现先减小后增大的现象；随着塑料基体中EPDM加入量增加，WPC的冲击强度增加，但其弯曲强度和弯曲模量降低。

Park B D[14]等人研究了木粉等规聚丙烯（F401）复合材料的力学性能。结果表明，适量增加木粉的含量可以提高复合材料的拉伸强度和硬度，但材料的断裂伸长率和冲击强度降低。

李忠明[15]等人进行了稻秆聚丙稀(T30S)复合材料的研究。结果表明，随着稻杆填充量的增加，复合材料的拉伸强度和冲击强度随着降低；在复合材料体系中，当稻杆含量较低时，稻秆容易分散均匀，含量较高时，容易出现团聚，但增加了复合材料的耐热性能。

随着人们对木塑复合材料认识的不断提高和木塑复合材料加工技术的不断升级，WPC产品的应用领域不断扩大[16]，几乎可替代木材、塑料、铝合金材料在各个方面的使用木塑复合材料最初以其环保优势赢得了消费者的青睐[17]，人们对它也赋予了更高的期待, 但目前仍存在成熟产品种类单一、制品性能有待进一步提高、原材料种类受到限制、大量的非木质生物资源利用率低等问题[18]。

近年来，对PP木塑复合材料的改性研究已有较多报道，例如，Saeed Kazemi Najafi

等[19]通过热压成型法制备了WPC，并研 究了氧化聚丙烯（OPP）与MAPP作为相容剂对WPC吸水率和力学性能的影响；Kristiina Oksman等[20]通过注塑成型法制备了WPC，并研究了EPDM、SEBS等弹性体对WPC冲击性能的影响；Rebeca Bouza等[21]通过注塑成型法制备了WPC，并研究了乙烯基三甲氧基硅烷对WPC热性能和动态力学性能的影响。但是，这些改性研究多是以注塑成型和压制成型的方法来制样，而对挤出成型法制备的高木粉含量 PP－WPC的改性研究较少。

研究木塑复合材料的意义

由于废木材和植物纤维以前都是焚烧处理，产生的气体对地球有温室效应，因此木材加工厂也在努力寻求将其转化为高附加值新产品的有效方法。由于其兼具木材和塑料的优点，使得木塑复合材料及其制品具有一系列独特的优良性质，既有木材美观的质感和可以二次加工，又有塑料的耐久性和可重复加工性能。木塑复合材料广泛利用农林废弃物（如废弃木材、农作物秸秆等）有利于保护森林资源，还可以将产生环境污染的废旧塑料充分利用起来，很好地解决了使用塑料产品废弃后所带来的一系列社会和生态问题。

木塑复合材料加工工艺

1.模压成型工艺：模压成型是所有工艺中最为简单的一种。是将原材料混合均匀后，放入热压型胚中，利用高温压制成型的一种技术[22]。

2.挤出成型工艺：挤出成型是物料在挤出机内共混熔融，通过模具部件的几何形状成型制品[23] 。

3.注射成型工艺：注射成型是将原料混合从料斗加入并加热到熔融状态，经过一定的压力注射到闭合好的模腔内，经固化冷却成型，得到成品。

工艺流程图

聚丙烯牌号基本性能对比

注：以上聚丙烯皆由中国石化扬子石油化工有限公司生产

本文研究内容

不同种类的聚丙烯对木塑复合材料力学性能的影响 。通过冲击性能，弯曲性能，拉伸性能测试，对比分析各种聚丙烯的优劣。

参考文献

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