木塑复合材料界面改性方法研究进展摘要：木塑复合材料(WPC)是一种新型材料，由于其卓越的综合性能，在建筑产品等方 面具有良好的的应用前景本文主要介绍通过物理、化学以及综合运用的方法对木塑复合 材料进行界而改性的方法关键字：木塑复合材料；界面改性；物理方法；化学方法；添加改性剂Research Progress on Interface Modification of Wood PlasticCompositesAbstract: wood plastic composite (WPC) is a kind of new material, due to its excellent comprehensive performance, in terms of building products and so on has good application prospect・ This paper mainly introduces the methods through physical and chemical and comprehensive use of the methods of intcrface modification of wood plastic composite materialsKeywords: wood plastic composites; interface modification; physical method; chemical method; modifier引言:木塑复合材料料(Wood Plastics Composites,简称WPC)是由木粉或木纤维和热塑性 聚合物复合，通过熔融加工成型而形成的具冇新的结构和优异综合性能的新型材料。
近年 来，木須复合材料的研究和发展受到了世界上科技界和工业界极大的关注，尤其是在北美 地区发展极其迅速［1］,其原因是：世界上大多数国家因战后的五、六十年代乱砍滥伐造 成森林资源缺乏，木材的供应量减少；大量废旧塑料对环境造成的白色污染也越来越严重, 如何将低质废弃的木材和塑料重新地利用，成为当今国内外环境保护熏要的课题z—木 塑复合材料正是解决回收利用低质废弃木材和塑料的一•条行之有效的途径曲于这种环 保的材料具有寿命长、比塑料硬度高、易着色、易成型加工、防虫蛀、耐磨、耐老化、吸 水性小、有类似木质外观等优点而广泛地应用于家具、建筑、工业、车辆船舶、包装运输 等领域［2］冃而木塑复合材料界面改性的方法有很多，提高植物纤维与聚合物集体Z间的界面相 容性是木塑材料界面改性的关键本文主要从物理方法、化学方法、添加改性剂三个方面 论述木塑复合材料界面改性的方法1. 物理方法1.1热处理热处理法是比较传统的处理方法，用丁•植物纤维改性和加工前的预处理植物纤 维中含有游离水和结合水，对复合过程是很不利的，一方面在共混过程中由于温度的 上升植物纤维失水在复合材料中产生空隙和内部应力缺陷另一方面，干燥条件也会 对植物纤维的结构造成影响：半纤维素的热降解，木质素的热重排造成木粉各向界性 收缩对植物纤维口身的强度造成不利的影响，而且绝干状态下的纤维脆性较大，会影 响复合材料的性能。
近年來溶液共沸干燥的出现能够有效解决这一问题⑷，在除去水分的同时缓解了植 物纤维的损坏李兰杰等⑸研究了干燥处理对PE/松木粉复合材料性能的影响，分析了 干燥温度、吋间对松木粉成分的影响进而对复合材料的性能的影响，结果表明松木粉 在105°C干燥7h可使复合材料具有最佳性能，与干燥4h的试样相比拉伸强度可提高 15%,断裂仲长率可捉高20%,而冲击强度则可捉高30%热处理的缺点是耗能大，周期长1・2蒸汽爆破处理蒸汽爆破预处理技术是近些年发展起来的低能耗、设备简单、无污染的新型植物 纤维处理技术其基本原理是：密闭容器内处于高压状态的水蒸汽会进入植物纤维纤维素 的非品区，引发纤维素的润胀，然后在极短时间内将容器压力急剧降至大气压，从而破坏 纤维素的超分了结构，增加分了内氢键断裂程度植物纤维经高压蒸汽爆破处理后，纤维 索的形态结构发生变化，纤维长度变短，并部分发生原纤化，聚合度有不同程度的下降, 同吋纤维素的细胞壁破裂，木纤维的微观形态结构发生改变通过蒸汽爆破，可以增加纤 维素的表面积李芳同研究发现，蒸汽爆破处理使木纤维结晶度提高，pH值下降，木塑复 合材料的静曲强度、拉伸强度、弹性模量分别提高了 7.85%、12.49%和34. 48%。
1・3放射处理放射处理是一种通过引入外來能量来使材料结构产生冇利变化的技术王艳丽⑹ 利用超声波对油菜秸秆粉进行预处理，再作微波乙酰化处理油菜秸秆粉经超声波处理后 表面起毛，分丝帚，分离出大量的细小碎屑状，四周细纤维化明显，使纤维变得柔软可塑， 外表而积增大微波条件下对处理过的油菜秸秆粉的酰化度的捉高也很明显，最后制得木 塑复合材料断裂伸长率可达8%〜15%,且有较强的疏水性2. 化学方法2. 1碱处理碱处理法是一种老的纤维处理方法，广泛应用于天然纤维的表面处理，一般应用 较多的是低浓度NaOH溶液一方而可除去填充物表而的杂质，形成较粗糙的形貌另一 方而述可除去植物纤维中的部分杲胶、木质素、半纤维素以及英它低分子化合物，使纤维 束分裂、纤维变蓬松、孔隙增多，降低纤维的亲水性，从而使基体树脂比较容易浸入纤 维束的导管，提高纤维与基体间的界面结合强度碱处理一般可使材料的冲击强度提高 20%以上，但对拉伸和弯曲强度影响不大杨亚洲I口⑺在研究碱处理对黃麻纤维/酚醛树 脂复合材料性能的影响时发现，碱处理后复合材料的冲击和拉伸强度分别提高25%和16%, 吸水率降低明显，耐候性和耐环境能力也冇大幅捉高，但木纤维的弹性略有下降。
碱处理过程繁琐，对环境污染较大，而且对材料性能的提高有限，因此限制了此方法 的应用2. 2酯化处理酯化处理主要是用乙酸、马来酸肝、邻苯二甲酸酊等低分竣基化合物处理植物纤 维，利用纤维素、半纤维素表而的部分强极性疑基可与这些竣基化合物反应生成弱极性的 酯基，从而降低植物纤维的极性，改善其与基体的相容性酯化处理的效果相对碱处理更 为显著，在提高材料冲击韧性的同时，还可使材料的拉仲和弯曲强度得到一定的改善周 箭⑻研究了聚癸二酸酹(PSPA)和聚壬二酸(PAPA)对聚乙烯(PE)/木粉复合材料界面性质 的影响，结果表明两种酸酊均能提高木粉PE之间的界面粘结强度，同时发现PSPA效果比 PAPA更为明显，WPC拉仲和冲击强度分别捉高49%和73%2. 3瞇化处理醸化处理主要包括对木纤维的甲基醴化和疑乙基醯化等木纤维的甲基醸化一般 是通过甲基氯与经过碱处理的木纤维反应；轻乙基隴化是木纤维与环氧乙烷或2-氯乙醇在 碱存在条件下反应瞇化处理虽然可有效降低木纤维的极性，但其操作较为复杂，应用较少2. 4节基化处理茉基化处理也是冇效降低木纤维极性的一种方法姜志宏⑼将杨木粉在质量分数为 30%的氢氧化钠溶液润胀2h后，加人氯化节对木粉改性，探讨了节基化木粉的表面 性能，并研究其对WPC性能的影响。
结果表明，木粉经节基化处理后，表面自由能降 低、极性减小，与基体的相容性变好；WPC的拉仲和弯曲强度分别由未改性材料的21. 4 和 19. 3MPa 提高为 26. 5 和 24. 3MPao2. 5接枝共聚接枝共聚对植物纤维进行接枝处理比较复杂，但接枝纤维与基体树脂的界面相容 性明显改善常见的接枝方法有游离基引发、光引发、辐射引发Bengtsson等何采用一 步法在挤出机上以DCP作为自由基引发剂将乙烯基三卬氧基硅烷接枝到PE上，同时通过 自由基反应、缩合反应、氢键和木纤维结合，在PE和木纤维之间形成交联网络，提高复 合材料的韧性并改善其蠕变行为钟鑫等g采用表面接枝甲基丙烯酸甲酯的方法处理木纤 维，增强了其与PVC树脂的界面粘合性Norma1,2］研究了在挤出机中冇过氧化物存在的条 件下在LLDPE上接枝马来酸酹，和未处理的木粉复合，制得木須复合材料实验结果表明： 改性LLDPE的结晶度下降，随着木粉的加入结晶度乂有所上升，复合材料的拉伸强度、延 展性和耐嫦变性能都因为接枝马来酸酎而冇一定程度的捉高徐焕翔等网叫合成多单体接 枝共聚物(GPP),将其应用于废聚丙烯(RPP) /稻康(RC)复合体系。
结果表明：接枝共聚物 在RC和RPP复合体系之间起到很好的桥梁作用，增强了稻糠和树脂之间的粘结性，复合 材料的力学性能和热性能大大提高3. 添加改性剂3. 1偶联剂偶联剂一般含有两种化学性质不同的基团，一端可以和植物纤维反应形成化学键, 从而减少纤维表面疑基数目，降低极性；另一端能与基体产生化学反应或生成氧键，使植 物纤维和基体树脂牢固地偶联起来，用以改善植物纤维与聚合物间的界面作用偶联剂主 要包描硅烷偶联剂、异氤酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂等，其中较为常用的是硅烷偶联剂和 异氤酸酯偶联剂宋永明潍阴选用6种不同的硅烷偶联剂处理木粉，研究了英对WPC力 学性能和微观形貌的影响结果表明，6种硅烷偶联剂都能使WPC的性能得到不同程度的 提高，但硅烷AT71改性效果最好，材料拉伸、弯曲和冲击强度分别提高了 65%、93%和 47%,原因在于A-17的乙烯基空间位阻较小，更容易与聚合物在引发剂作用下发生反应， 提高材料性能朱德钦冏用甲苯-2,4 -二异鼠酸酯(TDI)处理木粉，结果表明该改性剂可 以显著捉高材料的冲击强度，在TDI用量为木粉质量的0.4%时材料的冲击强度提高89%, 但对拉伸和弯曲强度影响不大。
3. 2表面活性剂表面活性剂主要用来降低植物纤维和聚合物基体的表面活化能，促进两者更好结 合表面活性剂主要包描长链脂肪酸及其衍生物，如油酸、硕脂酸、十一烯碳酸等其分 子一端为长链烷基，与聚烯姪分子存在一定的相容性；另一端为竣基，可与植物纤维表而 的轻基发生酯化反应或物理作用，从而有效地覆盖在植物纤维表面，提高植物纤维在聚合 物基体中的分散性此外，表面活性剂本身冇一定的润滑作用，可以降低熔体黏度，提高 复合材料的加工性能因此，表面活性剂的加入，可使植物纤维和聚合物基体的相容性得 到改善，加工过程容易平稳地进行杨鸣波切采用一种含有酯键的表面活性剂处理秸秆粉, 研究改性剂用量对复合材料性能的影响结果表明，当改性剂用量为5份时，复合材料的 拉仲、弯曲强度最高，分别达到64.9. 61. 3 MPa；当改性剂用量为8份时，冲击强度达到 最大值，为&1 kj-nl〜，说明此改性剂对复合材料有较好的界面增强效果结束语近年来国内外针对木犁复合材料的研究越来越多，其中木嫂复合材料界面改性更是其 中的研究重点作为国家“十二五”计划大力支持的新型环保材料，木塑复合材料的开发 对我国循环经济、环境保护、资源合理利用等具冇十分重要的意义。
作为捉高木塑复合材 料力学性能的关键，随着木塑复合材料界面改性的研究改性方法必然更加丰富、节能、环 保，木塑材料的应用也将更加广泛参考文献[1]BIN LI, JINMEI HE. Investigation of mechanical property, flameretardancy and thermal degradation of LLDPE-wood-f ibre com-posites[J]・ Polymdeagrd stabil, 2004, 83(2):241〜246⑵姜洪丽，李斌.界面相容剂对PE-HD/木粉复合材料力学性能的影响[J].高分子材料 科学与工程,2005o 21(2)： 204〜207.[3] Karen T L, Brian K N, John A L・ Modification of Kraft wood pulp fibre with silica forsurf。