木塑復合材料是一種新型的環保材料,但近年來,大多數木塑復合材料的塑料基體都是以石油為來源,這種復合材料不能完全降解,嚴重污染環境。聚乳酸(PLA)高分子材料來源廣泛,在一定條件下可以完全降解和再生,這無疑是制造業未來發展的最佳選擇,研究發現木粉可以增強PLA,當木粉質量分數為50%時,PLA/木粉復合材料的拉伸強度最大,比純PLA提高10MPa。有研究發現當木粉含量從20%增加到60%時,PLA/木粉復合材料的拉伸強度從41.83MPa降低到15.96MPa。

木質纖維和PLA基體的表面極性差異較大,復合材料的表面相容性通過對植物纖維或塑料進行表面處理得以改善,從而增強復合材料的界面粘結強度。研究發現偶聯劑改性后的復合材料的力學性能得到改善,硅烷偶聯劑改性的秸稈粉含量為50%的復合材料洛氏硬度和彎曲強度最大。以上對木塑復合材料的研究主要是針對一種植物纖維的研究,然而對不同種類、含量的植物纖維增強PLA木塑復合材料之間的比較以及界面處理分析的報道較少。稻殼木塑復合材料具有質量輕、強度高、成本低和環保等優點,竹粉木塑復合材料兼有竹材和塑料的優點,楊木的纖維含量是闊葉植物中最高之一。隨著塑料用量的增加,“白色污染”變得越來越嚴重,研究不同種類植物纖維對PLA木塑復合材料的增強作用意義重大。有研究證明,植物纖維的含量對PLA木塑復合材料的性能影響較大。當纖維質量分數為30%時復合材料具有較大的拉伸強度和沖擊強度;而隨著纖維含量的增加,吸水率呈上升趨勢。不同植物纖維對PLA木塑復合材料的增強效果有所不同,PLA/楊木粉復合材料具有最優性能。當楊木粉質量分數為30%時,PLA/楊木粉復合材料有最大拉伸強度和沖擊強度,分為16.26MPa和4.44kJ/m2;PLA/竹粉復合材料有最低吸水率,其值為4.81%;PLA/稻殼復合材料較為穩定。
添加硅烷偶聯劑改性后,復合材料質地均勻,空洞缺陷少,力學性能都有較大的提高。PLA/竹粉復合材料的拉伸強度從9.83MPa提高到21.60MPa,沖擊強度從3.19kJ/m2提高到5.95kJ/m2。由于白色污染問題越來越嚴重,可生物降解高分子復合材料的應用將會越來越廣。PLA塑木復合材料盡管強度較高,但韌性較差,尋找一種能夠顯著提高其韌性的方法是目前一個研究熱點。PLA塑木復合材料雖然有價格較貴、韌性較差的缺點,但是經過改性加工,其韌性能夠得到顯著提升,而且PLA具有生物可降解性,應用前景非常廣闊。隨著科學技術的不斷發展和研究工作的深入,將會出現更有效的PLA塑木復合材料增韌改性方法,并可以帶來重大的經濟和社會效益。







