木塑复合材料的增韧改性开题报告

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1. 研究目的与意义

随着科技和社会的飞速发展，近几年白色污染问题日益严重，过度使用木材导致森林资源的匮乏，人们对于木材的需求远超出了实际的供应量，因此寻求新型的木材代替品或延长现有木材制品的使用寿命成为了人们眼下的重任，而木塑复合材料的出现很好的解决了这个问题。

木塑复合材料是一种新型的绿色环保的二元复合材料，它是以天然资源材料（木材、竹子、农作物秸秆的纤维、粉末、碎料等生物质材料）作为填料或增强剂，以热塑性聚合物（聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等）为基体，加入各种添加剂，通过挤出、混炼、注塑和热压等方法加工成型的，可以起到降低单位体积成本，增大复合材料强重比以及提高材料刚度的目的。由于木塑复合材料主要由回收塑料和木粉等生物质材料复合而成，且不含危险化学品，因此具有环境友好性。此外，木塑复合材料兼具木材和塑料两种材料的性能，不仅能够像塑料一样通过挤出模压成型的方式制造，而且制成品具有木材的特性和外观，可直接使用，因此自其诞生之日，作为木材的新型替代品出现在人们的视线里，就受到大众的广泛欢迎，市场占有率也逐年攀升。

但是，使用木粉和塑料共混最大的问题就是制成的复合材料具有较差的冲击强度和拉伸强度，这是由于疏水性的聚合物和亲水性的木粉之间存在较弱的界面结合力而造成的，从而限制了它的应用范围。因此，提高木塑复合材料的力学强度，尤其是韧性，对于未来扩大木塑复合材料的使用范围、延长其使用寿命、保护环境及节约资源具有重大的意义。

2. 国内外研究现状分析

我国对木塑复合材料技术也进行了多年的研究，并取得了一些阶段性的成果。木粉的种类和木粉的填充量会很大程度的影响木塑复合材料的性能，为了得到最好的木粉填充比北京工商大学的王澜等通过模压成型方法对聚氯乙烯/木粉木塑发泡制品进行了研究，分析了木粉的不同填充量，不同处理方法，不同增塑剂用量以及工艺条件对复合材料性能的影响。

应宗荣等通过光学显微镜观察发现木粉质量分数在40%以下时，复合材料未出现明显的团聚现象，表明此时木粉在聚合物基体中分散良好，其亲和性较好。木粉增韧聚合物的机理市木粉表面的基团与聚合物发生酯交换反应，如纤维素中的伯羟基与聚乳酸（pla）的端羧基反应，部分pla分子接枝到木粉表面，木粉表面的大量聚乳酸（pla）长支链与基体中的聚乳酸（pla）相互缠结，从而实现增韧。由此可见，填充木粉的形态结构对增强木塑复合材料的韧性起了重要的作用。

李兰杰等的研究表明，在木材机械粉碎得到木粉的过程中，粒径不同的木粉受到的粉碎应力是不同的，木材表面的微泡结构所受到的破坏程度不同。微泡结构的破坏程度随着木粉粒径的增大而降低，同时木粉表面粗糙度也随之变化。木粉粒径对木塑复合材料的性能影响很明显，具有较小粒径的木粉有利于木塑复合材料弯曲性能和冲击强度的提高。粒径的减小会增加木粉的比表面积，使得木粉与聚合物相互作用的面积增大，材料断裂时需要消耗更多的冲击能量，提高木塑复合材料的韧性。

3. 研究的基本内容与计划

（1)、对木塑复合材料的制备方法进行探索，找出最佳的配方组成和工艺路线（对原材料进行预处理：用60目的筛子筛分木粉，在120℃的真空中干燥2h等待处理；试验中所用的弹性体在使用前要在60℃下干燥2h，以除去内部的水分。将木粉、聚合物基体和其他助剂倒入高速混合机中，连续混合8分钟，再将混合物加入180℃的挤出机中压制成板型）。

(2)、利用双螺杆挤出机、双辊炼塑机等设备对木粉与聚烯烃进行共混。

(3)、利用注塑机或挤出机对木塑复合材料进行成型加工。

4. 研究创新点

近年来，由于白色污染的日益严重以及全世界木材资源的日益匮乏，环境问题的不断加重，新型环保的木材代替品是人们关注的热点，木塑复合材料顺应了时代的发展趋势，进人人们的视野。然而，较低的韧性这一缺点限制了木塑复合材料的广泛应用，因此增强木塑复合材料的韧性将扩大其发展和应用范围。随着科学的不断发展和研究技术的进步，更加有效的木塑复合材料的增韧方法将会出现，并会带来巨大的社会和经济效益，有效地减缓环境问题的恶化。