摘要：阐述了木塑复合材料在21世纪的研究进展，涉及国内外在近几年的主要研究成果，介绍了包括界面相容性的改善方法、加工工艺的改进以及木塑复合材料的相关性能探讨，并提出了我国木塑复合材料今后的发展方向。
关键词：木塑;复合材料;研究进展
木塑复合材料是国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合材料，指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，代替通常的树脂胶粘剂，与超过50%以上的木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合成新的木质材料，再经挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺生产出的板材或型材。主要用于建材、家具、物流包装等行业。将塑料和木质粉料按一定比例混合后经热挤压成型的板材，称之为挤压木塑复合板材。
1 国内木塑复合材料研究进展
木塑复合材料这种新兴的环保材料产品在世界范围得到越来越多的关注和认可，其生产量和使用量都在逐年快速增加。我国在木塑复合材料方面的研究也一直处于进步状态，进行了大量有益的试验并取得不少成果。 2001年贺德留[1]等在低温和中温环境中进行两个阶段的化学反应引发聚合固化，实验中以速生劣质材杨木为基材，以有机单体甲基丙烯酸甲酯作为浸滞剂，并着以适当颜色，在真空状态下作浸滞处理，处理件在石蜡包围下，制造出木塑复合材料。该技术实际应用中出现的问题有很多，但在此工艺基础上，通过制作杨木木塑复合材料地板试验已基本解决。研究得出相关结果有：木材的含水率需要达到一定的指数才可以进行浸注;采用甲基丙烯酸甲酯为浸注液时，偶氮二异丁腈的有机单体量也有一定规定，而且把偶谈二异丁腈作为化学引发剂;微量加入还原剂亚铁离子的方法可以改变和强化复合材料的性能，但须注意要定期往循环浸注液中补加亚铁离子和化学引发剂;制作高硬度的木塑地板时可以在有机单体中加入色素(而且加入量是有一定的规定)，这样既改变了复合材料颜色，同时增强了复合材料的性能;浸注过程的真空度尽可能保持不变，当浸注真空度和浸注时间达到要求的数值时可以制作木塑复合材料地板同时也满足材料的硬度要求很大时的情况;最后一步一定要及时进行石蜡包裹，石蜡油温度在一定数值时才能达到理想的包裹效果;有机单体在木材内的聚合固化程序时间也在实验中得到验证。
2002年殷小春[2]等论述了如何改善木塑复合材料界面相容性的问题，主要从工艺、原材料等几方面进行探讨，对国内外的研究方法和最新成果都进行了简单介绍。相关研究表明，对纤维素纤维进行表面改性处理可以提高很多性能，比如：PVC与纤维之间的粘合性能、制品的孔隙率、其微孔发泡制品的冲击强度、比断裂伸长率等。而泡孔形态受很多因素影响，像发泡温度、发泡时间等加工条件。泡孔形态易受影响，其宏观物理性能也会因此受影响。泡孔的合并或气体的散失都会在过高温度或者过长时间下使泡孔密度减小，孔隙率降低。试验中的样品均为模压下制备，所以其所得结论与实际情况有无区别还并不确定。 2003年李思远[3]等研究了木塑复合材料的挤出成型工艺以及木粉用量对材料性能的影响。首先从挤出成型的机械设备出发，发现了一种可行方法解决了加料困难、体系分散不均匀等问题，即用双螺杆挤出机代替单螺杆挤出机。这种设备变化之后所得的材料有很好的加工流动性，也呈现出了更好的混合、塑化效果。木粉用量则对木材性能的影响并不是很大，加工流动性和拉伸强度都没有随木粉用量的增加产生显著变化。因此得出结论双螺杆挤出机代替单螺杆挤出机挤出成型是个行之有效的方法，而木粉用量对材料的影响不大。
2003年赵丹[4]等探讨了塑料与木质碎料的混合比对木塑复合材料力学性能的影响，在其文章中介绍了木塑复合材料平压法成型的工艺，过程中板坯的流动性和粘结性也得到了一定程度的研究。结果发现通过将塑料先加入一定量的木粉或将木质材料与混炼后的塑料混合后压制成型可以使材料获得良好的力学性能。 2005年李凯夫[5]等采用单因子试验法通过ESEM (环境扫描电镜)和FTIR(傅氏转换红外线光谱分析仪)等现代分析手段，揭示了钛酸酯和铝酸酯两种偶联剂的作用机制和对木塑复合材料界面相容性的影响规律。最后得出结论：木塑复合材料力学性能随钛酸酯或铝酸酯用量增大呈现出先增大后减小的趋势，且钛酸酯对材料力学性能的影响效果显著于铝酸酯。 2005年崔益华[6]等成功研制出再生型的复合材料，十分环保。将固体废弃物中的高密度聚乙烯(HDPE)回收后与木纤维复合制备而出。同时也研究了木塑复合材料的热学和力学性能在面对木纤维长度变化和相容剂变化时的相应改变。对材料断裂机制的分析研究则是通过观察冲击断口形貌来进行的。通过实验结果，得出了木纤维的含量改变确实会改变木塑复合材料的弯曲强度和冲击强度，前者成正比关系，而后者呈反比关系。相容剂的加入是十分有效的方法，可以改善木纤维与基体树脂之间的界面结合。与此同时，HDPE的结晶温度和速度都会因木纤维的加入而呈下降趋势。
2007年王克俭[7]等采用有机插层的改性手法，制得有机蒙脱土(OMMT)，结合木粉、聚氯乙烯制备了有机蒙脱土/木粉/聚氯乙烯(OMMT/WF/PVC)的纳米复合材料。研究结果表明复合材料的弯曲性能和抗蠕变性最好的时候是在特定的条件下才可以得出的。对处理木粉的偶联剂质量分数、OMMT质量分数也都有要求。同时，对提高复合材料性能有利的还有加入接枝木粉，它与OMMT分散在界面上可以起到增强作用。
2 国外木塑复合材料的研究进展
2008年Masahiro Takatani[8]等研究了填料含量高的木塑复合材料性能。重点报告了填料含量较高的木塑复合材料的制备和性能特点。用生物复合材料作为塑料填充，纤维素酯作为增溶剂，研究了提高耐气候性的方法等。加入少量的纤维素酯和脂族羧酸有效改善了木塑复合材料。同时提出木材含量高的塑料的结晶速率减慢。对于改善木材/ PP复合材料的耐气候性，顶涂层被发现是最有效的方法。 2009年James S. Fabiyi[9]等对风化的木材和聚合物基体的结合方式对木塑复合材料的成分影响进行了研究。木塑复合材料通过松综纤维素纤维与高密度聚乙烯制备得来。这些复合材料在外面受氙弧加速风化总计超过100多天，对发生在木塑复合材料表面上的颜色和化学变化使用专业技术分析。对于松树和采掘无松木填充的复合材料，结果表明，总体颜色亮度有变化并且氧化增多，木质素含量下降。随曝光时间增加，复合材料中提取的高密度聚乙烯的重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)都有一定下降。然而，高密度聚乙烯在较长的曝光时间条件下结晶度增加。轻全息纤维素基木塑复合材料有所改变，但相比其他复合类型HDPE的结晶度的变化并不显著。因此，综纤维素为基础的木塑复合材料可能是首选的色彩稳定性高优先级的应用。
2011年Mbarek T.B[10]等通过3D图像相关技术研究了木塑复合材料的机械性能。利用3D图像技术通过全场应变测量方法研究使用添加剂对木塑复合材料的张力性能的影响。研究显示出宏观的纵向应变值接近那些由机械引伸使用标准的机械测试。嵌合实验拉伸曲线的麦克斯韦Bingham模型所提供的弹性模量数分析得出几个木塑复合材料的公式，取决于木材含量和是否使用添加剂。彩色地图应变分布的空间也经过一定研究。此外，通过纵向应变场的空间的标准偏差也分析了损伤的行为和异质性的程度。 2012年Mohammad Golzar等通过数学方法研究木塑复合材料的流变力学性能构建融化立构方程。用高密度的聚乙烯做基质，用优良木屑颗粒做填充，用四种质量分数的木材内容分别研究。在一定温度和转速下，测试储能模量、损耗模量和复数粘度。最后研究结果表明随着木材含量的增加，所测试的数据都呈现增长的趋势。 2012年Henrik Seefeldt等对木塑复合材料甲板板的燃烧性能进行了研究。主要调查研究了木塑复合材料制成的甲板板阻燃的基本知识，通过几何形状、材料组成和湿度这几个方面来衡量，测试方法为圆锥量热法。研究用中空的几何形状移动燃烧材料并且降低燃烧载荷，但持续增加火焰传播。最后的结果表明最好使用木材含量高的材料，并且滑石粉的增加会降低燃烧强度。湿度也对燃烧性能有一定积极影响。
3 小结
中国人造板消费量在过去10年内迅速增加，尤其是家具制造的快速发展更是促进了人造板行业的迅猛增长。据不完全统计，截至2005年底，我国从事木塑复合材料产业从业人员已数万人，木塑复合材料制品年销售量已近20万吨，年产值达亿元人民币。如今，木塑制品已趋向于高附加值制品发展，因此，我们应借鉴国外发展木塑产业的经验，结合我国国情，制定我国木塑产业的发展方向，从合适的方面开拓前进。比如在生产加工方面，应从单一挤出加工成型材，向复合共挤、包裹共挤等各种加工成型材方向发展。同时相比较于国外的研究，我国对木塑复合材料的科研进展是比较缓慢的。尤其从近几年的种种数据和报告可以看出，我国最新的研究成果比较缺乏，没有太大的提高。不论是木塑行业还是进行木塑复合材料相关研究的机构都应该利用好现有的大环境，总结过去，规划未来，要有知难而进的技术创新精神，采取有效措施，开展各种技术开发，通过方方面面的技术合作，将我国木塑复合材料的生产技术、产品质量推向更高水平，进而推进我国的木塑复合材料及其制品快速迈入国际市场，为国人增收，为国家创汇。
[参考文献]
[1]贺德留,马小琦.杨木木塑复合材料制作地板的研究[J].河南林业科,2001,21(1):12.
[2]殷小春,任鸿烈.对改善木塑复合材料表面相容性因素的探讨 [J].塑料,2002,31(4):28.
[3]李思远,杨伟,杨鸣波.木塑复合材料挤出成型工艺及性能的研究[J].塑料工业,2003,31(11):22-24.
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