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多功能塑木復合材料的研究方向

放大字體  縮小字體 發布日期:2025-04-30   瀏覽次數:287
核心提示:塑木既具有塑料的韌性和加工性能,又具有木材的硬度和環保性

塑木既具有塑料的韌性和加工性能,又具有木 材的硬度和環保性;但是,它也有一些不足之處,那 就是抗菌性差,易燃,易老化,機械強度低,從而使 其應用受到一定的限制。科研人員通過添加不同助劑對塑木的功能性進行改良,制備具有抗菌性 能、阻燃性、抗紫外線、機械性能強的功能性塑木。

以木纖維及植物纖維為主的填充材料(鋸木、木屑、竹屑、稻殼、麥秸、大豆皮、花生殼、棉秸稈等)主要是木材加工后剩余的廢料和農作物加工后的植物纖維廢料。對上述廢棄物的綜合利用,不僅具有巨大的經濟價值,而且可以極大地減輕環境污染。生產塑木制品時常使用的助劑有以下幾種:增塑劑用于解決聚合物材料在合成過程中的工藝難題,提高其加工性;偶聯劑是一種具有促進界面結 合性能的改性劑,它可以降低木質粉末的吸水性,改善木質粉末與塑料的相容性和分散性;潤滑劑用于改進加工熔體和擠出制品的表面質量;著色劑可 保證塑木制品色澤均勻、穩定,并延緩褪色速率;抗菌劑可保證合成產品的優良品質;紫外線穩定劑用 于減少紫外線對復合材料的作用,可防止高分子材 料分解或防止紫外線降低材料的機械性能;發泡劑 可使制品形成較好的微孔結構,增加了材料的抗沖 擊性及延展性,并可大幅降低產品的密度;另外,還有分散劑、抗氧化劑、填充劑、交聯劑等。對于不同 的處理方法,需要使用不同的助劑。

阻燃抑煙塑木 塑木兼具木材的生態性和塑料的可加工性,是一類生態環保材料。然而,由于熱塑性塑料的燃燒熱值高,塑木內的燈芯效應明顯,其對火焰的高敏感性限制了其應用范圍。對塑木進行阻燃處理,使其達到相應的阻燃級別,可進一步提升其市場價值。近年來,關注阻燃劑與表面改性技術的協同作用,提高阻燃性能和效率已成為學術界研究的熱點。增強 塑木 阻燃性能的主要方法有 3 種即在生產前將木質纖維素類天然纖維與阻燃劑一起在高壓釜中浸漬;在復合材料生產過程中以液體或固體形式添加阻燃劑;在復合材料中加入無機納米顆粒。

抗菌塑木 塑木多相架構中不完美的界面兼容性會導致 真菌攻擊,從而降解并最終損害其機械性能,因此 改善材料的抗菌性以延長其戶外使用壽命至關重要。

常用抗菌劑及特點

耐候性塑木 木纖維和塑料的界面相容性差,導致塑木因膨 脹和開裂等外部因素而變形,大大降低了塑木的性能,縮短了材料的使用壽命。同時,由于聚合物成分容易被紫外線降解,雨水沖洗可能會降低強度,使得塑木大多不適合戶外環境。因此,為了加強木 纖維與塑料的結合,提高塑木的整體性能,對界面相容劑的研究已成為當今重要的研究方向;同時,如何快速有效地將防老劑等助劑與塑木結合,促進 材料的高效利用,也成為亟待解決的主要問題。

高強度塑木

通過常規方法將熱塑性塑料與木纖維結合時,木質纖維素材料的高親水特性使其與高度疏水的熱塑性塑料不相容。這種不相容性導致熱塑性塑料和木材填料之間的界面附著力較差,復合材料的性能變差。此外,木纖維的羥基之間可以形成氫鍵,這會導致纖維在配混加工過程中聚集成束,并在整個非極性聚合物基質中分布不均勻。而且,木粉主要由纖維素、半纖維素、木質素和果膠構成,這使得塑木也具有高吸濕性,易導致纖維脫黏。天然纖維的高吸濕性還可能導致所得復合材料的尺寸變化并削弱界面附著力。在實際應用中可以根據用途,通過添加不同助劑進行改性,從而制備出具有不同強度性能的塑木。
實現原料多樣化、裝備工藝專業化、產品高檔化,發展高纖維含量、寬用途、高綜合性能、長壽命的木塑產品是 塑木今后的發展方向。以廢塑料及廢棄木材為原料制備塑木,既能減少環境污染,又能節省木材資源,具有良好的社會效益和經濟效益,是一種很有發展潛力的復合材料。除常見的高強度、抗菌、阻燃、耐候性塑木外,還有一些特殊的功能性塑木,例如可以實現電磁屏蔽、導電、形狀記 憶、相變蓄熱、光致變色等功能,這些具有不同功能的塑木更能有效地滿足實際使用要求,研制具有更高強度、多功能的 塑木,提高其綜合性能是未來研究的重要方向和發展趨勢。
來源:摘編自《功能性木塑復合材料的研究進展》李雪麗等

 
 
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