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多功能塑木复合材料的研究方向

放大字体  缩小字体 发布日期:2025-04-30   浏览次数:7
核心提示:塑木既具有塑料的韧性和加工性能,又具有木材的硬度和环保性

塑木既具有塑料的韧性和加工性能,又具有木 材的硬度和环保性;但是,它也有一些不足之处,那 就是抗菌性差,易燃,易老化,机械强度低,从而使 其应用受到一定的限制。科研人员通过添加不同助剂对塑木的功能性进行改良,制备具有抗菌性 能、阻燃性、抗紫外线、机械性能强的功能性塑木。

以木纤维及植物纤维为主的填充材料(锯木、木屑、竹屑、稻壳、麦秸、大豆皮、花生壳、棉秸秆等)主要是木材加工后剩余的废料和农作物加工后的植物纤维废料。对上述废弃物的综合利用,不仅具有巨大的经济价值,而且可以极大地减轻环境污染。生产塑木制品时常使用的助剂有以下几种:增塑剂用于解决聚合物材料在合成过程中的工艺难题,提高其加工性;偶联剂是一种具有促进界面结 合性能的改性剂,它可以降低木质粉末的吸水性,改善木质粉末与塑料的相容性和分散性;润滑剂用于改进加工熔体和挤出制品的表面质量;着色剂可 保证塑木制品色泽均匀、稳定,并延缓褪色速率;抗菌剂可保证合成产品的优良品质;紫外线稳定剂用 于减少紫外线对复合材料的作用,可防止高分子材 料分解或防止紫外线降低材料的机械性能;发泡剂 可使制品形成较好的微孔结构,增加了材料的抗冲 击性及延展性,并可大幅降低产品的密度;另外,还有分散剂、抗氧化剂、填充剂、交联剂等。对于不同 的处理方法,需要使用不同的助剂。

阻燃抑烟塑木 塑木兼具木材的生态性和塑料的可加工性,是一类生态环保材料。然而,由于热塑性塑料的燃烧热值高,塑木内的灯芯效应明显,其对火焰的高敏感性限制了其应用范围。对塑木进行阻燃处理,使其达到相应的阻燃级别,可进一步提升其市场价值。近年来,关注阻燃剂与表面改性技术的协同作用,提高阻燃性能和效率已成为学术界研究的热点。增强 塑木 阻燃性能的主要方法有 3 种即在生产前将木质纤维素类天然纤维与阻燃剂一起在高压釜中浸渍;在复合材料生产过程中以液体或固体形式添加阻燃剂;在复合材料中加入无机纳米颗粒。

抗菌塑木 塑木多相架构中不完美的界面兼容性会导致 真菌攻击,从而降解并最终损害其机械性能,因此 改善材料的抗菌性以延长其户外使用寿命至关重要。

常用抗菌剂及特点

耐候性塑木 木纤维和塑料的界面相容性差,导致塑木因膨 胀和开裂等外部因素而变形,大大降低了塑木的性能,缩短了材料的使用寿命。同时,由于聚合物成分容易被紫外线降解,雨水冲洗可能会降低强度,使得塑木大多不适合户外环境。因此,为了加强木 纤维与塑料的结合,提高塑木的整体性能,对界面相容剂的研究已成为当今重要的研究方向;同时,如何快速有效地将防老剂等助剂与塑木结合,促进 材料的高效利用,也成为亟待解决的主要问题。

高强度塑木

通过常规方法将热塑性塑料与木纤维结合时,木质纤维素材料的高亲水特性使其与高度疏水的热塑性塑料不相容。这种不相容性导致热塑性塑料和木材填料之间的界面附着力较差,复合材料的性能变差。此外,木纤维的羟基之间可以形成氢键,这会导致纤维在配混加工过程中聚集成束,并在整个非极性聚合物基质中分布不均匀。而且,木粉主要由纤维素、半纤维素、木质素和果胶构成,这使得塑木也具有高吸湿性,易导致纤维脱黏。天然纤维的高吸湿性还可能导致所得复合材料的尺寸变化并削弱界面附着力。在实际应用中可以根据用途,通过添加不同助剂进行改性,从而制备出具有不同强度性能的塑木。
实现原料多样化、装备工艺专业化、产品高档化,发展高纤维含量、宽用途、高综合性能、长寿命的木塑产品是 塑木今后的发展方向。以废塑料及废弃木材为原料制备塑木,既能减少环境污染,又能节省木材资源,具有良好的社会效益和经济效益,是一种很有发展潜力的复合材料。除常见的高强度、抗菌、阻燃、耐候性塑木外,还有一些特殊的功能性塑木,例如可以实现电磁屏蔽、导电、形状记 忆、相变蓄热、光致变色等功能,这些具有不同功能的塑木更能有效地满足实际使用要求,研制具有更高强度、多功能的 塑木,提高其综合性能是未来研究的重要方向和发展趋势。
来源:摘编自《功能性木塑复合材料的研究进展》李雪丽等

 
 
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