改性木塑复合材料的制备与表征
1 研究的目的及意义
木塑复合材料是指主要以植物纤维和热塑性塑料以及添加剂加工复合制备而成的一种新型复合材料。这种新型复合材料既有塑料的耐久性与可持续加工性，又保留了木材的特殊质感。木塑复合材料的兴起始于20世纪初，但直至20世纪80年代随着各项技术的进步，木塑复合材料才得到了飞跃式的发展，并逐渐在材料市场中占据了重要的位置。木塑复合材料对于缓解木材消耗，保护森林资源具有重要意义。
木纤维表面的亲水强极性和塑料界面的疏水非极性导致这两种材料间的相容性比较差。因此，为了提高木塑复合材料的性能，研究者需要对这两种基体材料进行改性，使得木纤维表面层与塑料基体表面层达到分子级的融合[1]。目前，对木塑复合材料改性的方法除了对塑料基体进行表面改性，对纤维材料进行预处理和表面改性外还有添加适当的偶联剂。
工业化生产木塑板材主要采用挤出成型、热压成型以及注射成型这 3 种工艺。其中木塑复合材料的挤出成型工艺又分为一步法和两步法。一步法挤出成型工艺是指在生产木塑复合材料的过程中，不经过中间造粒阶段，而是直接将处理过的木质纤维原料、热塑性树脂（也可以是经过处理的废旧塑料）及其他助剂加入到挤出机中，实现脱挥、混合、塑化和挤出成型均在一台或一组设备内连续完成。该工艺可以实现连续化生产、效率高、生产成本低，提高了市场竞争力。两步法挤出成型工艺比一步法操作简单，可以先混合造粒，然后再挤出木塑复合制品。这样可以使生产颗粒过程和挤出成型过程分开进行，具有一定的灵活性，是目前企业最常用的成型工艺。
2 国内外同类研究概况
研究开发木塑复合材料是木材工业史上最有革命性的发展,是现代材料工业发展的主要方向[2]。到世纪年代中期,福建林学院杨庆贤等[3,4]率先在国内进行的研究,对木粉和废旧塑料的复合进行了初步的探索研究并开发了几种产品。世纪年代末,中国林科院木材工业研究所开始了对木纤维和纤维复合材料的研究,研究的内容包括材料的机械性能,加工设备和生产工艺等方面[5]。
由于塑料基体表面能低、化学惰性、表面易被污染以及存在弱边界层等原因，为了改善塑料表面常常呈现出惰性和憎水性难以润湿和粘合，通常对塑料表面进行处理，改变其表面化学组成；增加表面能，改善结晶状态和表面形貌，以提高聚合物表面的润湿性。目前，主要的改性方法包括化学改性、光化学改性、力化学改性以及辐射改性等。
木质纤维由纤维素、半纤维素、木质素及抽提物等组成，是一种不均匀的各向异性天然高分子材料，其表面含有大量的羟基和酚羟基等极性官能团，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木质纤维进行预处理或表面改性，可增加木质纤维材料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，降低与疏水性聚合物间的排斥作用，从而达到提高界面相容性的目的。主要处理方法有热处理法、蒸汽爆破处理法、碱处理法、酯化或醚化处理法、接枝改性法以及表面物理加工。
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