1. 文献综述

1.1 研究秸塑复合材料的背景

2014年国家林业局组织完成了第八次森林资源普查，其清查结果显示，全国森林面积2.08亿公顷，森林覆盖率21.63%，森林储蓄151.37亿立方米，人工林面积0.69亿公顷，蓄积24.83亿立方米。相较2009年第七次普查，森林总量与质量不断提高，天然林稳步增加，人工林快速发展，然而基于庞大的人口基数，我国人均森林面积仅为世界人均水平的1/4，森林资源依旧相当紧张。[1]

另一方面，身为农业大国的我国每年所产生的秸秆量超过6.6亿吨，可谓是十分丰富的潜在资源。然而，据相关统计，2016年农作物秸秆直接用于生活燃料的占比约为20%；作为肥料还田占比约15%；作为饲料约15%，作为工业原料的很少，只占总量2%，近1/3的农作物秸秆被废弃以及露天燃烧。如此不当的利用分配，极大地浪费了秸秆可再生资源，也带来了更加严重的环境、社会问题等。[2]

如何合理利用秸秆资源，并借此缓解我国木材紧张的现状成为了当前热门的话题。

1.2秸秆的多种利用方式

秸秆反田：可将秸秆翻压，混埋直接反田；也可在及时将收下作物的秸秆平铺农田的情况下，撒施腐熟菌剂，调节碳氮比，加快反田秸秆腐熟下沉，以利于下茬农作物的播种和定植，实现秸秆腐熟还田利用；

秸秆沼气生产技术：秸秆在严格的厌氧环境和一定的温度、水分、酸碱度等条件下，经过沼气细菌的厌氧发酵产生沼气，可供城镇人们的日常使用。

秸秆人造板材生产技术：秸秆经过处理后在热压条件下形成有一定刚度的板芯，再于板芯两侧覆涂以含树脂胶的特殊强韧纸板，后经热压制成轻质板材，可以部分代替木质板材，用于家具制造和建筑装饰、装修。

秸秆复合材料生产技术：以秸秆为原料，添加竹、塑料等其他生物质或非生物质材料，利用特定的生产工艺，生产出可用于环保、木塑产品生产的高品质、高附加值功能性的复合材料。[3]

1.3秸塑的预处理

秸秆表面含有一定量的硅化物（二氧化硅）和低聚物，且有一层高级脂肪烃衍生物形成致密蜡膜，这影响了胶黏剂在秸秆表面的润湿性，降低了胶合程度。为了得到界面相容性好、性能优良的秸秆塑料复合材料，就需要运用物理、化学或者其他的方法对秸秆表面进行改性处理。

机械球磨，利用机械力破坏秸秆表面的致密疏水性蜡膜，使秸秆表层蜡质部分脱落，秸秆内部的植物纤维外露，增加秸秆表面的润湿性，有利于胶黏剂的渗透和润湿；

蒸汽爆炸处理，将秸秆表面的高级脂肪烃蜡膜溶解析出，使植物内部纤维露出，提高秸秆表面极性，改善增强体与基体的界面相容性，提高胶合性能。

冷等离子处理可以破坏秸秆表面的高分子脂肪烃层，而且可以增加秸秆表面氧元素的含量，形成大量的羟基，提高秸秆纤维的表面能。等离子体可以使热塑性树脂表面的化学结构发生变化，导致表面分子的极性增强，表面张力提高；能通过交联和蚀刻作用增大聚合物比表面积，改善聚合物表面润湿性。

生物酶处理，大多数的生物酶能降低化学反应活化能的高分子有机物，不同生物酶可以对秸秆表面上的不同物质产生催化作用，生物酶处理秸秆表面有利于提高秸秆的表面能，促进表面润湿和胶合。生物酶处理具有对反应环境温度条件要求温和、反应速度快、专一性强、低污染等优点。

碱处理可以使纤维表面的果胶和半纤维素等杂质溶解，使纤维素束原纤化，纤维长度降低，纤维长径比增加，使纤维素与基体的结合面积增加。[4]

1.4 PE基秸塑仿藤条

聚乙烯（PE）基秸塑仿藤条，是以PE为基体材料，将预处理过的秸秆纤维作为补强材料制成的热塑性复合材料。该复合材料可有效的解决掉单一原料的某些性能缺陷，例如：具有鱼荧幕相当的抗压、抗冲击等物理、机械性能，并且耐用性能明显优于普通木质材料；可抗强酸碱、耐水、耐腐蚀；通过加入不同的助剂，可以达到抗老化、防静电、阻燃等特殊要求。[5]

我国早在20时机60年代初就开始研究纤维增强热塑性复合材料，1969年短玻璃纤维增强尼龙首先投入工业化生产，随后，玻璃纤维增强聚丙烯于70年代在长沙投入生产。20世纪80年代末，国内开始了对中长纤维增强热塑性复合材料的研究。在世界范围对环境保护意识日益增强的今天，作为可回收再利用的材料，热塑性复合材料已经起人们的关注，材料研究人员正在加大应用技术研究，加快开拓者类材料的应用领域。[6]

1.5研究内容

不同PE基秸塑仿藤条的耐腐蚀性能差异

不同PE基秸塑仿藤条的韧性差异

1.6研究目的与意义

伴随着全世界生态环境保护意识的觉醒，低碳理念渐渐影响了各个领域。我国是农业大国，每一年的农作物秸秆产量都非常高，同时也面临着森林资源减少、木材产量供应不足、生态破坏等问题，然而每年总量约 8 亿吨的秸秆只有小部分用于制造秸秆人造板。为了保护生态环境，适应市场经济发展的需求，创造一定的社会效益，秸秆应该被视为木质原料的理想替代品。秸秆的综合利用将为社会创造巨大的生态财富。[14]

复合材料的韧性是目前限制先进复合材料应用的一个主要问题；另外，作为日常家具的材料，仿藤条耐腐蚀性能是一个重要的考虑因素。

参考文献：

[1] 中国林业网.第八次全国森林资源清查结果公布（R）.2014

[2] 郭大伟.秸秆焚烧现状及利用建议.现代农业科技（J）.2016（9）

[3] 国家发展改革委员会同农业部.秸秆综合利用技术目录（2014）（Z）.2014

[4] 从龙康.秸秆纤维增强热塑性树脂基复合材料界面改性研究新进展（J）.化工进展。2015.34(11)

[5] 潘明珠.麦秸纤维_聚丙烯复合材料制造工艺与性能研究（D）.2008

[6] 张晓明,刘雄亚,.《纤维增强热塑性复合材料及其应用》（M）.2007

[7] 王芳,夏鑫健,张蕤,.秸秆纤维_聚丙烯复合材料的制备及性能研究（J）.化工新型材料.2014（42）

[8] 邓巧云.生物质纳米纤维及其聚乙烯醇复合材料的制备与性能研究（D）.2015

[9] 苗鹏飞，卢国峰,.农作物秸秆纤维增强材料研究现状（J）.环境资源.2016

[10] 张文涛,陈集双,.秸塑复合材料研究及其产业前景（J）.2016.32(1)

[11] 从后罗.秸秆_橡胶复合材料性能的研究（D）.2008

[12] 杨雪慧,汤丽娟,章蓉,周晓燕,.农作物秸秆表面改性处理的研究进展（N）.南京林业大学学报（自然科学版）.2013.37（3）

[13] 孟丹.HDPE_麦秸秆木塑复合材料的阻燃性能研究（D）.2014

[14] 董婉婷.秸秆家具创新可行性分析（J）.美术教育研究.2016

[15] 张佳瑶,徐肖娅,李晓林,刘玉涛,姚雪霞,.抗菌剂与抗菌木塑复合材料的研究进展（J）.工程塑料应用.2015.43(12)

[16] 张晨恺.HDPE基复合材料界面改性研究（D）.2013

[17] 邹丹.环境友好型秸秆复合材料的制备与性能研究（D）.2015

2. 本课题需要研究或解决的问题

1. 不同的预处理对秸塑仿藤条的性能有什么影响

2. 不同来源的秸杆纤维补强对仿藤条性能有何影响