改善塑木復(fù)合材料力學(xué)性能的方法
塑木復(fù)合材料所能利用的木質(zhì)纖維和植物纖維來(lái)源豐富、價(jià)格低廉;制品尺寸穩(wěn)定性好，電絕緣性優(yōu)良，可反復(fù)加工利用。產(chǎn)品也廣泛應(yīng)用于建筑、運(yùn)輸、包裝及裝飾裝修等行業(yè)。盡管塑木復(fù)合材料具有很多優(yōu)點(diǎn)，我國(guó)也已經(jīng)成為塑木復(fù)合材料的主要生產(chǎn)國(guó)，但WPC制品的性能仍有待提高，主要是力學(xué)性能和耐氣候老化性能。
植物纖維的加入降低了塑料本身的韌性，并且由于木纖維是極性的，塑料是非極性的，兩者之間的界面結(jié)合力很小，導(dǎo)致WPC制品力學(xué)性能下降，應(yīng)用局限于非結(jié)構(gòu)性材料和對(duì)沖擊性能、強(qiáng)度等力學(xué)性能要求較低的場(chǎng)合。因此，具備良好的力學(xué)性能是對(duì)塑木復(fù)合材料基本的要求，生產(chǎn)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)始終致力于這方面技術(shù)的研發(fā)。根據(jù)研究表明，主要有以下3種增強(qiáng)途徑：
1、熔融共混改善力學(xué)性能。聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)等熱塑性塑料是塑木復(fù)合材料常用的塑料基體，通常采用與柔性聚合物共混的方法來(lái)提高塑木復(fù)合材料的韌性，如共混低密度聚乙烯，聚烯烴彈性體以及橡膠粒子等。此外，利用增強(qiáng)纖維也可以起到提高力學(xué)性能的作用，如玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維、礦物棉、聚酯纖維等。
2、改善界面相容性。對(duì)木質(zhì)纖維或塑料兩個(gè)主要組分進(jìn)行化學(xué)改性能夠很好地改善二者之間的相容性，從而提高復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能。對(duì)木質(zhì)纖維的改性可采用聚乙二醇(PEG)、Na OH、乙酸酐等試劑。直接氟化、放電與閃爆脫膠處理對(duì)植物纖維表面也有明顯的改性效果。在物料熔融混配過(guò)程中添加偶聯(lián)劑是有效提高界面相容性的常用方法，如馬來(lái)酸酐接枝聚烯烴和鋁鎬偶聯(lián)劑，比較新型的偶聯(lián)劑為烷基烯酮二聚體(AKD)和離子聚合物。天然油脂作為表面活性劑也能改善纖維與基體的界面粘結(jié)性，增加復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性，辛酸與其他天然油脂相比，對(duì)復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性改善效果好。
3、新型界面改性技術(shù)：超/亞臨界流體技術(shù)界面改性。超/亞臨界流體有著獨(dú)特的物理化學(xué)性能，優(yōu)異的溶解能力、較低的黏度、較高的擴(kuò)散系數(shù)和熱傳遞系數(shù)。微小的壓力變化能引起熱物理性質(zhì)較大的變化，特別在臨界點(diǎn)附近變化極為顯著。超/亞臨界法對(duì)木質(zhì)纖維與塑料的界面結(jié)合有一定的改善效果，超/亞臨界流體主要有水、醇類化合物(甲醇、乙醇、丙醇)、CO2等。
老化性能研究
塑料基體易老化一直制約著塑木復(fù)合材料的發(fā)展，研究中通常采用自然老化、氙燈老化、凍融老化、熱氧老化等人工老化方式處理材料，通過(guò)材色、物理力學(xué)性能、蠕變性能、熱穩(wěn)定性能、表界面微觀結(jié)構(gòu)等多方面的測(cè)試結(jié)果評(píng)價(jià)其耐老化性能的優(yōu)劣。研究發(fā)現(xiàn)，采用涂飾、添加塑料覆層、顏料、抗紫外線劑、光穩(wěn)定劑、礦物質(zhì)、維他命E等方式都能在一定程度上改善WPC的耐老化性能，其中常用的方法是添加抗老化劑和表面涂飾顏料。添加紫外線吸收劑UV326能延緩聚乙烯復(fù)合材料表面的氧化。從材料表面褪色程度、彎曲性能、表面化學(xué)成分等方面均證明UV326能改善塑木復(fù)合材的耐老化性能。此外，ZB與UV326復(fù)配使用效果要比ZB與HALS共同使用的效果好。
金屬氧化物和無(wú)機(jī)粒子的添加也能改善塑木復(fù)合材料的老化性能，經(jīng)研究表明，納米氧化鋅和納米粘土能很好地增強(qiáng)塑木復(fù)合材料抗紫外老化的性能。同時(shí)，添加納米氧化鈣的塑木復(fù)合材料色差值、裂紋、彎曲強(qiáng)度下降幅度及老化程度均比空白組小。采用共擠出的方式制備塑木復(fù)合材料，核層采用廢舊塑料進(jìn)行制備，環(huán)保且降低成本;在殼層配方中添加更多的抗老化，這對(duì)提高塑木復(fù)合材料的耐老化性能非常有利，又不會(huì)過(guò)多地增加成本。
