木塑注塑顆粒材料是一類新型復(fù)合材料，指利用熱塑性塑料，與木粉、稻殼、竹粉等植物纖維混合成新的木質(zhì)材料，混配和造粒而制備的復(fù)合材料顆粒。主要適用于注射成型的加工工藝，是作各種注塑級(jí)工藝的木塑制品的原料。

一、國外研發(fā)生產(chǎn)狀況

80年代以來，國外一些學(xué)者從事了PVC/木粉這方面的研究，如在加拿大研究了不同的植物纖維表面改性方法對(duì)復(fù)合材料性能的影響，他們進(jìn)行了包覆乳膠或枝上聚合物/乙烯基單體，也可添加各種分散劑（如硬脂酸或酐）及偶聯(lián)劑（馬來酸酐、亞油酸等）。大多數(shù)情況下復(fù)合材料的機(jī)械性能得到了提高，其中接枝是最有效的改性方法，偶聯(lián)劑比分散劑的效果好，亞油酸被認(rèn)為是最合適的偶聯(lián)劑。加拿大研究表明氨基硅烷偶聯(lián)劑處理木粉表面比較有效，其界面接觸角提高，表面張力降低，木粉表面由親水變?yōu)槭杷?。這大概是由于氨基原子的協(xié)同，改變了木材的電子給、受體特征，導(dǎo)致粘結(jié)的增強(qiáng)。就加工設(shè)備而言，為了提高混合效果，采用了帶有兩個(gè)進(jìn)料口的同向嚙合雙螺桿擠出機(jī)。為了減小對(duì)植物纖維的破壞，先將HDPE在第一個(gè)進(jìn)料口放入，然后將處理后的填料在第二個(gè)進(jìn)料口與已熔融的HDPE混合。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)嚙合角為45°時(shí)，雙螺桿擠出機(jī)輸送能力最強(qiáng)，擠出制品拉伸強(qiáng)度和拉伸模量也最高。日本、意大利、瑞士等國先后開發(fā)出了可用于擠出、壓延和注射成型的各種木塑制品。如日本發(fā)明了木粉填充PE、PP、PVC、HIPS、ABS、尼龍等的復(fù)合材料，在2020年后可以使木材的進(jìn)口減至進(jìn)口量的38%。

二、國內(nèi)研發(fā)生產(chǎn)狀況

國外在木塑復(fù)合材料方面已取得了很大的發(fā)展。國內(nèi)在植物纖維與熱塑性塑料復(fù)合材料的開發(fā)方面與國外雖有差距，但也取得了長足發(fā)展。

研究劍麻短纖維和環(huán)氧化天然橡膠（ENR/PVC共混比對(duì)劍麻短纖維補(bǔ)強(qiáng)ENR/PVC復(fù)合材料性能的影響。結(jié)果表明，該復(fù)合材料具有較高的硬度和縱向拉伸強(qiáng)度，較低的扯短伸長率且扯短永久變形，良好的耐油和耐老化性，劍麻短纖維的用量30份為宜，ENR/PVC共混比宜為70/30。

采用化學(xué)改性方法，研究接枝上有機(jī)氰乙基后對(duì)PVC/木纖維復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。由于木纖維含有許多－OH基團(tuán)，其表面是親水的，與PVC表面親和性極差。通過接枝反應(yīng)，可將木纖維上的－OH基團(tuán)接枝上有機(jī)基團(tuán)－CH2－CH2－CN，使木纖維表面變成親油性質(zhì)，提高了木纖維與PVC兩者界面粘著力，同時(shí)也使木纖維在復(fù)合材料中更易分散。從而可大幅度提高復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度。

關(guān)鍵問題

在高填充量的前提下，如何確保材料流動(dòng)性和滲透性好并能促使熱塑熔膠充分的粘接木粉，達(dá)到所需力學(xué)性能及使用性能。須解決如下幾方面的問題：

1、原材料塑料、木粉種類的選擇及如何提高塑料與木粉之間的界面結(jié)合力——因?yàn)閮上鄰?fù)合界面往往成為應(yīng)力集中區(qū)。

2、制品的成型設(shè)備及成型工藝——如何提高木粉在體系中共混分散的能力及建立足夠的成型壓力。

3、成型模具的設(shè)計(jì)與冷卻定型技術(shù)——產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量提高的關(guān)鍵因素。

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