塑木復合材料（WPC）是通過聚合物、木粉 和助劑在高溫下混煉擠出、注塑或熱壓成型的綠 色復合材料。木粉天然的親水性，與聚合物 樹脂的疏水性導致兩相界面結合性不佳，通常 需添加偶聯劑或化學改性改善木粉/基體的相容性。因傳統塑木復合材料始終無法實現木業 加工剩余物的高值化利用，產品強韌性、穩定性欠佳，行業發展逐漸進入瓶頸期，轉型升級迫 在眉睫。于是將木質纖維解纖成微納米級別，通過尺寸降維及組分界面結合強化改性聚合物，有望實現新型塑木復合材料的性能升級。
進年來利用微納米纖維（MNF）增強聚合物的相關研究不斷展開，主要存在以下問題：化學法解纖污染環境，MNF干燥后易團聚，MNF 在聚合物基體中分散不均，復合材料強韌性欠佳等。此外，MNF因比表面積大、堆積密度低難以與塑料混合均勻，易堵塞機器，且易飄到空中造成粉塵污染；MNF填充量過高會提高復合材料熔體黏度，增加加工難度，阻礙了MNF作為增強材料在各種復合材料中的工業化應用。現有一些相關研究通過將微納纖維與塑料、助劑分散在溶液中共混進行擠出來解決上述問題。例如，用雙螺桿擠出機將濕紙漿/聚合物混合物直接熔融擠出，在添加偶聯劑的情況下，復合材料的力學性能得到改善。將納米纖維（CNF）用水與丙酮的混合溶液稀釋后泵送進擠出機，與PLA復合制得納米復合材料，還驗證了濕進料可以促使CNC（10wt%）在PLA基體中較好的分散。事實證明，濕進料擠出是一種切實可行的復合材料制備工藝。至今，有研究嘗試在聚合物中填充兩種或多種增強填料，以制備性能更優異的混雜增強材料。有將玻璃纖維、木粉、LDPE混合并壓制成型與填料含量相等的WPC相比，引入玻璃纖維的復合材料在耐水性能、模量、強度等方面均有所提升。另將椰子纖維、玄武巖纖維和木粉以不同的配比進行混合以增強PE，兩種纖維與木粉混合都使PE的力學性能明顯提升。比起添加單一的顆粒狀填充物，在添加適量纖維的情況下，纖維與聚合物可形成更加牢固的雙連續相結構，進一步提升復合材料的強度與穩定性。
目前,有研究采用綠色機械解纖技術制備MNF；與HDPE復合制備改性粒料時采用濕法進料擠出，取消了MNF干燥的步驟，同時避免了粉塵 污染；其中水分不僅可以起到增塑的作用，還可在螺桿混煉時促進纖維進一步解纖，以改善維在聚合物中的分散性。進一步利用該MNF/HDPE改性粒料作為基體，與木粉、偶聯 劑共混擠出、注塑制備了一種新型塑木復合材料。并對其微觀形貌、力學性能、熱膨脹性、抗蠕變 性、動態力學性能、耐水性能進行了表征。其結果新型塑木在高強工程材料、高值化車體材料、高端建材等領域具有良好的應用前景。后續研究可以通過木質纖維表面改性或改善成型工藝進一步提高三相間的界面相容性，提升復合材料的強韌性、穩定性和耐水性。
來源:摘編自《微納米纖維改性聚乙烯粒料用于制備新型木塑復 合材料的研究 》洪啟燁等
