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。

有科研人員研究了滑石粉、碳酸鈣、皂石、硅灰石等4種無機礦物對塑木的機械性能的影響,發現4種無機礦物均可改善塑木的機械性能,滑石粉能顯著改善塑木的抗拉強度,硅灰石能顯著改善塑木的硬度。另有研究表明:在塑木中加入微量(7%~10%)的無機填料(如納米黏土、滑石粉、碳酸鈣等)能提高塑木的機械強度,滑石粉和納米黏土能明顯改善復合材料的拉伸模量,而碳酸鈣粉體則能更好地改善抗張強度。同時,采用物理預處理及PEO(聚氧化乙烯)分散法制備了納米纖維素(CNF)增強塑木,其彎曲強度及彈性模量均有較大提升。在CNF用量為20%的情況下,采用物理預處理法與PEO分散劑法制得的塑木,其抗彎強度較對照試樣分別提高了36.2%和21.7%,彈性模量較對照樣品分別提高了48.9%和34.1%,都取得了理想的增強效果,并且物理預處理的強化效果較好,是一種綠色、高效的預處理方法。納米碳酸鈣、滑石粉等無機填料不僅能有效增強復合材料的抗降解破壞和耐候性能,而且能改善復合材料的力學性能。
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。但現階段仍有許多問題需要解決,主要包括:
(1)在追求多功能的同時忽略了部分塑料助劑有毒的問題,例如阻燃劑、全氟和多氟化合物、鄰苯二甲酸酯、雙酚A和壬基苯酚等,會對人體健康產生不良影響。
(2)多功能塑木在現階段還較難實現,加入的不同助劑會對材料產生復雜的協同或拮抗作用,很難同時實現所需要的所有功能。
(3)對耐候性塑木的老化機制及規律尚未形成統一理論,缺乏對塑木老化行為及壽命預測相關方面的理論研究。
(4)在實際應用中,溫度和濕度環境變化復雜,會有不同的菌種產生,利用抗菌性塑木對每種菌進行針對性消滅還難以實現。
綜上,現階段對功能性木塑復合材料的研究還需不斷探索,包括尋找和應用綠色助劑,進一步研究不同助劑同時用于塑木的協同作用機理、耐候性塑木老化機制等。







