2004-06-03来源：招商平台点击数：20
森林是维系人类生命的宝贵资源,然而几个世纪的野蛮砍伐已使宝贵资源几乎消耗殆尽,严重地破坏了地球的生态平衡。如何保护森林资源已是人类面临的严峻课题,对于中国来说,更是如此。另一方面,在开发大量人造、合成材料的同时,如何更合理地利用天然材料及每天产生的工、农业废弃物,在为人类造福的同时,保护环境,修复已被人类破坏成千疮百孔的地球,也是摆在材料科学家面前的课题。在复合材料领域,这类课题同样吸引着人们的目光,世界各大公司及工业集团均投入相当多的人力、物力,取得了一定的成果。
木质复合材料(WPC,woodplasticscompos-ites)就是在这种形势之下开发出的材料,近年来在复合材料领域发展非常迅速,在人民生活中已占有相当地位,是一种廉价的、与环境友善的材料。
木质复合材料(WPC)是很值得推荐的一种复合材料,它起源于欧洲,后在北美迅速扩展。这种材料是以天然的含有纤维的木材下脚料、亚麻、黄麻、竹子、麦秆、棉花杆、草、玉米皮、甘蔗渣、椰壳等为原料,与聚合物,如聚乙烯(高、低密度均可)、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯对苯二甲酸脂或循环再利用的回收树脂等复合,采用复合材料的制造工艺制备出聚合物木材。由于制造中多采用热塑性塑料,工艺过程中产生的挥发物很少,有利于环境保护及工人的身体健康;采用热塑性树脂的木质复合材料可以多次循环使用,其性能没有明显的退化。可以说这种材料是一种“绿色”复合材料,这种材料的出现及发展使传统的木材工业发生了令人惊诧的革命性的变化。过去5年中这种材料的市场需求增长很快,市场每年以100%的速率增长。
采用人造纤维如玻璃纤维为增强材料来制备复合材料时,复合材料的主要性能如抗张强度将低于纤维的强度,而采用木质纤维时,由于植物纤维本身的复杂结构,如纤维中存在的空腔、导管等,当其浸透了树脂后,就会大大地增加界面的面积,从而增加了材料抵抗外界应力、消耗变形能量的机制,使木质复合材料的性能优于基体及纤维的性能,这是这种材料的宝贵之处。
通常采用挤出工艺来制备木质复合材料型材,或压制工艺来制备板材。例如使用40目～60目的锯木屑,使之与选定的聚合物混合均匀,先将配合料挤成团块状,然后经模具挤出型材,对挤出的型材不需额外的矫直,只采用水槽冷却即可。成型温度低于150摄氏度。由于是在如此低温下进行的工艺过程,可保证高速挤出的生产速度及较低的能量消耗。
木质复合材料中固体添加物含量可达70%,可制成外观与木材相仿的板材、型材,目前用于室内外装饰、复面板、门窗框等,替代天然木材。型材壁厚为4～6毫米(外用)及2.5～3.5毫米(内用),型材挤出尺寸误差为±0.2毫米。
该材料的主要特点是:
●尺寸稳定性好;
●不腐朽、抗发霉;
●耐潮湿、吸水率低(仅0.7%,而松木的吸收率为17%,相应的厚度鼓胀率为0.2%,而木材的厚度鼓胀率为2.6%);
●优异的抗压、抗拉伸、抗剪切强度;
●高的抗冲击性,弹性模量比普通PVC塑料高20%;
●膨胀系数与铝合金接近;
●在相当宽的温度范围内性能稳定,在一定的高温下机械性能有所提高,耐低温性能优异;
●在阻燃性能方面,木质复合材料的火焰蔓延速度约为普通木材的50%,如果添加适当的阻燃剂、防火剂,可使材料的阻燃性能大大提高。
●材料的性能及外观的可设计性好,可在材料挤出之前,加入各类添加剂,如选定的颜料、阻燃剂、特定防腐剂及紫外线稳定剂等。为了达到使材料具有特定的性能,可以采用不同的纤维混合体,也可采用植物纤维与人造纤维(玻璃纤维,尼龙纤维等),这样可以发挥各种纤维的不同特性,赋予材料更优异的性能。
●可加工性好。加工、使用这种材料时,复合木质材料与天然的木材一样,可使用传统的木工工具进行加工;可弯曲、钻孔、钉、锯、刻花纹、开榫;有很好的握钉性能,需加用固紧件时,其固紧强度比天然木材高2～4倍,并可对其进行各种类型的连接。已开发出特种底漆(针对某牌号),在木质复合型材上使用底漆后,可再涂以客户希望的颜色、花纹,或再与其他薄膜及饰面镶板复合。
值得关注的是,这种材料不仅仅用于庭院装饰或不大受力的地方,如采用一定的技术,可以制备出用于结构件的高强木质复合材料。加拿大的某公司采用定向技术开发出了定向复合木材,具有更优异的力学性能,称其为第二代复合木材,其外观、结构、手感更接近木材,并可起到结构件的作用。也可把天然的植物纤维用特定的技术提取出来,再进一步深加工成为纤维织物或毡或复合纤维,从而改善复合木质材料的性能。另外,采用适当的添加剂,可以改善木质纤维与树脂基体的界面状态,提高界面的结合力,改善材料的力学性能。
总之,复合木质材料利用大量的废弃物,制造成本低廉,易于制造及使用,可回收再利用,是对环境友善的绿色复合材料材料,值得推广。可以想象,如果用这种使用寿命更长、装饰性更好的材料来替代天然木材,会使我们的家庭、花园更美丽,又为我们国家保护了宝贵的森林资源