杉木復(fù)合材料的制備和研究概況

曹巖，徐海龍,2，楊吟野,3

(1.貴州民族大學(xué) 貴州省優(yōu)勢生物質(zhì)材料(木、竹、茶等)的開發(fā)與利用特色重點實驗室，貴州 貴陽 550025；2.貴州民族大學(xué) 數(shù)據(jù)科學(xué)與信息工程學(xué)院，貴州 貴陽 550025；3.貴州民族大學(xué) 光電信息分析與處理貴州省特色重點實驗室，貴州 貴陽 550025)

杉木(Cunninghamialanceolata)，又名沙木、沙樹等，在我國其人工林面積達1.24×107hm2，每年人工造林面積達4.00×105hm2，每年杉木材積產(chǎn)量占全國商品材的五分之一[1]。杉木也是我國分布較廣的用材樹種，整個杉木分布區(qū)可分為3個帶：北帶相當(dāng)于植被區(qū)劃的北亞熱帶，在適宜的立地條件下，20年生杉木林年平均生長量每公頃可達6.0-7.5m3；中帶相當(dāng)于中亞熱帶，其東部和中部都是杉木的中心產(chǎn)區(qū)，如貴州東南部就是歷史上杉木的著名產(chǎn)地之一，此外還有湖南西南部、廣西北部、廣東北部、江西南部、福建北部和浙江南部等，20年生的林分平均年生長量每公頃可達9-11m3，而一些小面積豐產(chǎn)林，甚至高達15-30m3；南帶相當(dāng)于南亞熱帶，這里杉木生長較差，每公頃僅4-8m3。杉木林是貴州省分布最廣的森林類型之一，基本遍及全省所有縣市，貴州省杉木林地面積1.07×106hm2。

杉木是主要的森林采伐和加工樹種，在鋸解、剖切和砂光等加工過程中，產(chǎn)生鋸屑、廢料等剩余物占原木材積的50%以上[2-3]。如此豐富的生物質(zhì)資源中僅有少量被作為低質(zhì)燃料或原材料粗放利用，大部分尚未得到合理利用，沒有發(fā)揮其天然纖維的特性優(yōu)勢，既存在生物質(zhì)資源的嚴(yán)重浪費，又造成環(huán)境污染等問題[4-7]。

此外，我國塑料利用率僅為25%，每年不能被及時回收和合理再利用的廢舊塑料高達1.40×107t[8]，廢舊塑料的隨意丟棄造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，廢物回收和資源化利用的任務(wù)相當(dāng)艱巨，資源利用技術(shù)滯后于社會需求的矛盾十分突出。

因此，制備杉木纖維增強聚合物復(fù)合材料，可用于戶外地板、風(fēng)景園林、外墻掛板、裝飾材料等諸多方面[9]，研究該種復(fù)合材料的性能不僅可以緩解環(huán)境污染問題，而且有助于提高材料的附加值，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益。據(jù)粗略估計，每生產(chǎn)1t木塑復(fù)合材料，相當(dāng)于少砍伐1.5棵30年樹齡的樹，減少6×104個廢棄塑料袋的污染，減少7.60hm2農(nóng)田的地膜殘留隱患[10]。木塑復(fù)合材料具有非常顯著的生態(tài)環(huán)境效益，且具有原料資源化、產(chǎn)品可塑化、環(huán)?？稍偕葍?yōu)勢，是一個名副其實的低碳產(chǎn)業(yè)。同時，新技術(shù)的應(yīng)用還會帶來更多的就業(yè)機會，具有良好的社會效益[11-12]。

本文概述了杉木復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀，綜合分析了杉木復(fù)合材料的制備工藝、影響因子和物理、力學(xué)性能等，最后展望了杉木復(fù)合材料的應(yīng)用前景和發(fā)展方向。

1 杉木復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀

21世紀(jì)以來，學(xué)者們對于杉木復(fù)合材料的研究是從杉木和基質(zhì)的表面特性、兩相的界面結(jié)合理論和形成過程、兩相復(fù)合工藝與影響因子以及改進復(fù)合材料性能的有效措施等多方面展開的。

1.1 界面結(jié)合

2001年，中國林業(yè)科學(xué)研究院的王正[13]以我國人工林木材杉木、楊木(Populussp.)和馬尾松(PinusmassonianaLamb.)為主要研究對象探討了木材表面特性、木塑復(fù)合界面結(jié)合理論、界面的形成過程、木塑復(fù)合途徑及其主要影響因子和木塑復(fù)合材料性能的改進措施。研究結(jié)果顯示，木材表面自由能、表面極性、表面化學(xué)官能團、表面粗糙度、小分子抽出物等成分對木塑復(fù)合界面及復(fù)合材料的物理、力學(xué)性能有顯著影響。杉木的總表面自由能和非極性表面自由能的數(shù)值最高，分別為42.4mJ/m2和41.6mJ/m2，相比楊木的總表面自由能和非極性表面自由能分別提高了11.58%和17.18%，相比馬尾松的總表面自由能和非極性表面自由能分別提高了55.31%和155.21%；3種木材所形成的木塑復(fù)合材料的界面性能也存在差異，杉木/塑料復(fù)合材料的界面結(jié)合強度最高，楊木次之，馬尾松最低；另外，杉木的表面極性最低，為0.74mJ/m2，是楊木表面極性的21.70%，同時僅為馬尾松木材表面極性的6.73%，杉木如此低的表面極性有利于提高其與塑料復(fù)合界面的強度；3種木材表面對像水分子這樣的極性小分子物質(zhì)的吸附能力不同，杉木/塑料復(fù)合材料界面的耐水性能較好，相反，馬尾松表面對水分的親和性較強，馬尾松/塑料復(fù)合材料的界面耐水性能較差；木材的表面特性、塑料的表面特性、木材所含的化學(xué)成分、木材吸附的化學(xué)成分、塑料的理化性能指標(biāo)、木塑復(fù)合途徑、復(fù)合工藝因子等多種因素都對木塑復(fù)合界面的強度性能產(chǎn)生影響；木塑復(fù)合過程中，木塑復(fù)合的溫度、時間和壓力，材料密度，木材組元形態(tài)，配方因子(如樹種、塑料種類、木塑配比和添加劑等)都對所制備的復(fù)合材料的性能有著非常重要影響。

2016年，劉如和張智林[14]對上述研究結(jié)果做了補充，通過毛細(xì)管上升法測定了杉木纖維的表面接觸角，并根據(jù)Washburn方程和Owens-Wendt法計算了杉木纖維的表面自由能及其極性和非極性分量，并與南方松(Pinusspp.)、橡膠木(Heveabrasiliensis)和青楊(PopuluscathayanaRehd.)作了對比。結(jié)果表明，杉木表面自由能較高，在制備木塑復(fù)合材料時，其液體潤濕效果好，且杉木屬于針葉材，簡單的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)降低了木纖維的極性值，表面自由能的非極性分量較高，表現(xiàn)出較強的非極性，與非極性物質(zhì)的親和力較高，最后指出，制備木塑復(fù)合材料時，應(yīng)根據(jù)木纖維的表面自由能確定所用膠粘劑的種類。

1.2 杉木的改性

提高木質(zhì)復(fù)合材料界面間的相容性的主要途徑有2個，一是添加界面相容劑，二是改性木材。

為提高杉木的使用范圍，改善其與聚合物的相容性，提高復(fù)合材料的力學(xué)性能，2010年，合肥工業(yè)大學(xué)的閆小宇[15]采用帶有剛性基團的氯化芐和具有長分子鏈結(jié)構(gòu)特征的十八烷酰氯，改性經(jīng)8% NaOH溶液和丙酮處理的杉木粉(200目)，利用紅外光譜分析(FT-IR)、X射線衍射分析(XRD)、熱重分析(TG)、差示掃描量熱法(DSC)和掃描電子顯微鏡分析(SEM)等手段分析了改性杉木粉的結(jié)構(gòu)和性能。對改性工藝進行了優(yōu)化，分別將改性后的杉木粉與聚丙烯(PP)利用雙輥筒煉塑機共混制備了復(fù)合材料，研究了改性杉木粉增重率(WPG)、含量對復(fù)合材料彎曲、拉伸和沖擊等力學(xué)性能的影響，并使用SEM對復(fù)合材料沖擊斷面進行了表征和研究。研究結(jié)果表明，杉木粉經(jīng)堿溶液處理后，在1 732cm-1處的羰基(C=O)伸縮振動吸收峰消失，杉木粉中的脂肪、糖類、色素和蛋白質(zhì)等小分子量化合物被堿溶液溶出，杉木粉中木材纖維分子間的氫鍵遭到了一定程度的破壞，游離出了更多的羥基，并且經(jīng)過堿溶液處理，杉木粉中纖維素的相對結(jié)晶度降低、晶體的尺寸減小，晶體結(jié)構(gòu)在一定程度上受到了破壞。同時，處理后的杉木粉對水分的吸附能力略有下降，而熱穩(wěn)定性有所提高，500℃時杉木粉的殘?zhí)悸视商幚砬暗?3%左右升高到處理后的26%左右；以甲苯為溶劑、NaOH為催化劑，使用氯化芐對杉木粉進行了芐基化改性，制備了不同WPG的改性杉木粉，研究了工藝條件對改性杉木粉WPG的影響。通過FT-IR、XRD、TG、DSC和SEM等方法，研究了改性杉木粉的結(jié)構(gòu)和性能，研究了改性杉木粉對水、乙醇、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、氯仿、正己烷的吸附性能。杉木粉改性后，木質(zhì)纖維素結(jié)晶被破壞，500℃時殘?zhí)悸蕿?0%，對溶劑的吸附性能隨著改性杉木粉WPG的增長不斷下降；經(jīng)過改性后的杉木粉與PP的相容性明顯優(yōu)于未改性杉木粉與PP的相容性，并且改性杉木粉在PP中的分散性也更好。由于杉木粉和PP相容性的改善，提高了復(fù)合材料的沖擊強度。芐基化杉木粉WPG為50%(含量為10%)/PP復(fù)合材料和十八烷酰氯改性杉木粉WPG=55%(含量為10%)/PP復(fù)合材料力學(xué)性能相對較好。

2011年，北京林業(yè)大學(xué)的姜卸宏等[16]采用無可見的節(jié)子、無腐朽等缺陷、年輪密度均勻的杉木邊材，將其加工成邊長為19mm左右的立方體，并干燥至質(zhì)量恒定。分別用一步法和兩步法工藝配置處理液(PVDM-1和PVDM-2)，前者是將一定比例的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%的二癸基二甲基氯化銨(DDAC)和作為分散劑的聚合度為1 750聚乙烯醇(PVA)以及7.4×10-2mm、陽離子交換容量(CEC)為0.90mmol鈉基蒙脫土(Na-MMT)混合均勻后，球磨數(shù)小時用去離子水稀釋得到，后者使用DDAC將Na-MMT改性制備有機蒙脫土后，將有機蒙脫土和PVA混合均勻加熱并稀釋后得到[17-18]。分別將制得的2種處理液通過滿細(xì)胞法真空-加壓浸注杉木試樣，具體工藝為抽真空30min(真空度約為0.09MPa)，注入處理液，加壓2MPa并保壓1h，取出試樣烘至質(zhì)量恒定后即得杉木增強聚合物復(fù)合材料。按照標(biāo)準(zhǔn)GB 1934.2-2009測定復(fù)合材料的吸水率和抗脹縮率(AS)；按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4340.1-1999使用維氏顯微硬度計，加19.614N載荷50s測量復(fù)合材料的表面硬度，重復(fù)測試30次；在氣干條件下采用萬能力學(xué)試驗機測量復(fù)合材料的順紋抗壓強度；參照美國木材保護協(xié)會AWP A E11-07標(biāo)準(zhǔn)進行抗水流失性測試。該實驗組除了測試了上述復(fù)合材料的物理力學(xué)性能外還采用德國BRUKER公司生產(chǎn)的Tensor27型傅立葉變換FT-IR對其進行了表征，分析了兩種方式制備的杉木復(fù)合材料在機理上的差異，旨在提供一種工藝簡單且經(jīng)濟有效的木材改性處理方法。實驗結(jié)果表明，一步法復(fù)合材料(PVDMW-1)的AS和抗水流失性明顯高于兩步法復(fù)合材料(PVDMW-2)，而通過對比兩者的吸水率和抗壓強度并未發(fā)現(xiàn)明顯的差異，PVDMW-2的表面硬度好于PVDMW-1；FT-IR結(jié)果表明，PVDMW-1在521cm-1與468cm-1附近出現(xiàn)了表征蒙脫土中Si-O-M和M-O的耦合振動的特征吸收峰，這說明PVDMW-1中蒙脫土已經(jīng)進入了杉木細(xì)胞壁內(nèi)。

2016年，王翠翠等[19]研究了納米CaCO3原位沉積工藝對杉木、慈竹(Neosinocalamusaffinis)和黃麻(Corchoruscapsularis)的纖維表面改性效果，采用平壓成型工藝制備了杉木纖維增強PP復(fù)合材料，研究了纖維表面形貌、表面粗糙度、靜態(tài)接觸角、拉伸性能以及復(fù)合材料斷口形貌和力學(xué)性能。結(jié)果表明，CaCO3原位沉積改性對杉木纖維表面性能有顯著影響，杉木纖維表面雖然比較平滑，但是紋孔多而大，更利于CaCO3顆粒進入纖維細(xì)胞腔內(nèi)[20]，因此CaCO3上載量高達16.08%，改性杉木纖維的表面粗糙度Rq值提高了42.51%，靜態(tài)接觸角SCA增加了3.12%，單根纖維的拉伸強度、拉伸彈性模量和斷裂伸長率分別提高了29.28%、7.74%和13.35%，這是因為纖維空隙周圍所承受的載荷有效地傳遞到了填充進纖維微孔和溝槽中的CaCO3上，從而阻礙缺陷所造成的纖維斷裂。此外，杉木纖維CaCO3原位沉積改性還顯著改善了杉木/PP復(fù)合材料的界面性能[21]，斷口形貌SEM圖中，改性杉木纖維與PP結(jié)合緊密，復(fù)合材料的斷裂主要以纖維斷裂為主，斷口處沒有空洞出現(xiàn)，復(fù)合材料的界面強度很高，拉伸強度和拉伸彈性模量分別增加了9.63%和45.22%。研究結(jié)果為纖維表面改性技術(shù)在杉木纖維增強熱塑性聚合物復(fù)合材料中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

改性杉木的方法中除了使用化學(xué)原理，物理方法也十分有效。丁輝等[22]用120℃高溫處理杉木纖維，發(fā)現(xiàn)其總表面張力的極性部分下降了14.81%，非極性部分上升了26.73%，而塑料屬于非極性材料，根據(jù)相似相容原理，高溫處理后的杉木纖維與塑料之間的結(jié)合力得到了增強，有利于制備木塑復(fù)合材料。另外，杉木纖維在高溫處理下，官能團發(fā)生了變化，羥基破壞導(dǎo)致纖維表面羥基減少，非極性表面張力得到提高，同樣有利于其與塑料聚合物形成良好的界面。2016年，福建農(nóng)林大學(xué)的鄧邵平等[23]也做了杉木粉熱處理對木塑復(fù)合材料彎曲、拉伸和沖擊等力學(xué)性能的影響的研究。

1.3 復(fù)合工藝

木質(zhì)復(fù)合材料常見的制備方式是擠出法和熱壓法。

2008年，天津大學(xué)的張然[24]確定了雙螺桿擠出機擠出造粒制備杉木纖維增強高密度聚乙烯(HDPE)復(fù)合材料的最佳工藝，即雙螺桿擠出機箱體擠出溫度為150-155℃，螺桿轉(zhuǎn)速為30r/min，杉木纖維最佳加入量為60phr，偶聯(lián)劑選用乙烯一丙烯酸共聚物(EAA)且添加量為10phr。采用優(yōu)化工藝制備的杉木纖維/HDPE復(fù)合材料的拉伸強度提高了33.19%。

2015年，徐開蒙等[25]利用2.66mm長、長徑比為65.35、接觸角為90.32°的杉木纖維增強聚氯乙烯(PVC)，通過同向平行雙螺桿造粒和錐形雙螺桿擠出兩步法制備木塑復(fù)合材料，并研究其彎曲、拉伸和沖擊等力學(xué)性能。結(jié)果表明，其彎曲強度和彈性模量分別為45.63MPa和3.247GPa，拉伸強度和沖擊強度分別為29.14MPa和6.43kJ/m2，綜合力學(xué)性能優(yōu)于同種方法制備的尾巨桉(Eucalyptusurophylla×E.grandis)、白千層(MelaleucaleucadendronL.)、馬尾松、楓香(Liquidambarformosana)和蓖麻(RicinuscommunisL.)桿等纖維增強PVC復(fù)合材料。另外，他們的研究也證明了杉木纖維/PVC復(fù)合材料對彩絨革蓋菌(Coriolusversicolor)和棉腐臥孔菌(Poriaplacenta)的耐腐性較強，質(zhì)量損失率分別為0.54%和1.09%，該種抗菌耐腐性能主要來自于杉木樹種天然的抗菌和耐腐功效。

2009年，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)的張東輝[26]采用模壓成型工藝制備了杉木纖維增強PP復(fù)合材料，確定了最佳工藝參數(shù)：模壓壓力為20MPa，溫度為180℃，保壓時間為15min，當(dāng)杉木纖維填充量較高時，需適當(dāng)增加模壓壓力和溫度。

2016年，福建農(nóng)林大學(xué)的賴瑩瑩等[27]研究了杉木/聚乙烯(PE)刨花板的制備工藝，確定了脲醛樹脂膠(UF)的施膠量為8%，PE用量為4%，石蠟添加量為1.5%，熱壓溫度為180℃，熱壓時間為7min時，刨花板的靜曲強度、彎曲彈性模量和內(nèi)結(jié)合強度等力學(xué)性能以及吸水厚度膨脹率較好。樹脂的水解化越小，耐水解能力就越弱，杉木刨花與PE之間相容性差，界面粘結(jié)力較小，水分容易進入板的孔隙中，4%的PE在刨花板中起到了很好的隔水作用；增加施膠量有利于增加膠黏劑和杉木刨花板的膠接點，從而增強結(jié)合力，提高力學(xué)性能，8%的施膠量賦予復(fù)合材料較好的膠黏強度和化學(xué)穩(wěn)定性，施膠量過大，游離甲醛含量的增多導(dǎo)致膠層強度降低，結(jié)合強度下降；石蠟的憎水性利于阻礙水分，降低吸水厚度膨脹率，但過量的石蠟會削弱UF與刨花板的膠接強度；熱壓溫度超過180℃，杉木中的纖維素、半纖維素等發(fā)生降解，提取物中部分成分發(fā)生裂解和揮發(fā)，從而降低刨花板的力學(xué)性能，然而溫度越高，越有利于PE基體的熔融與軟化，且均勻分布，隔離水分；熱壓時間過短，芯層部分的膠黏劑固化效果不佳，影響芯層杉木刨花與基體的結(jié)合力，適當(dāng)?shù)匮娱L熱壓時間可以提高膠的固化程度和PE的熔融，增加膠接力，減少膠層間的吸附斷裂及水分的進入，但熱壓時間過長，膠和PE發(fā)生熱降解，表層膠黏劑變脆，膠合強度降低。

除此之外，學(xué)者們也探索出了杉木復(fù)合材料的其他多種制備工藝。

2007年，合肥工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院的徐峰等[28]以80目的人工林杉木粉為原料和正硅酸乙酯(TEOS)為無機前驅(qū)體，依據(jù)溶劑熱法反應(yīng)原理，采用溶膠-凝膠的方法制備了SiO2/杉木復(fù)合材料。使用改良的溶劑熱法制備的復(fù)合材料中木材的WPG顯著提高；通過熱失重分析(TGA)發(fā)現(xiàn)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的形成顯著提高了材料的耐熱性能，使失重10%時的熱分解溫度從純木粉的270℃提高到409℃；通過FT-IR發(fā)現(xiàn)杉木中的羥基與正硅酸乙酯水解后的羥基發(fā)生了縮合反應(yīng)，體系中存在Si-O-C交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；通過SEM發(fā)現(xiàn)SiO2在高壓反應(yīng)釜的作用下充分進入到了存在納米級空隙(介觀空隙，為納米材料的生長提供了空間)的杉木內(nèi)與其中的羥基發(fā)生反應(yīng)，形成了納米級網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；通過XRD發(fā)現(xiàn)木質(zhì)纖維素的結(jié)晶被破壞，木材增重率為78%的復(fù)合體系結(jié)晶度從純杉木粉的75.37%下降到37.42%。

2013年，天津科技大學(xué)的劉辛燕等[29]采用低溫水熱法制備了杉木/MnO2光催化復(fù)合材料，研究了反應(yīng)時間、鹽酸濃度、反應(yīng)溫度等工藝條件對MnO2負(fù)載率的影響。結(jié)論是當(dāng)KMnO4/HCL摩爾比為1︰7、反應(yīng)時間為80min、鹽酸濃度為2mol/L、反應(yīng)溫度為70℃時，復(fù)合材料中的MnO2負(fù)載率最高，可達到30.5%。

2015年，中南林業(yè)科技大學(xué)的湯靜芳[30]分別利用原位聚合法和溶化共混法制備兩類醚化改性木粉增強聚苯乙烯(PS)復(fù)合材料。結(jié)果表明通過原位聚合法制備的木塑粉未見塑料顆粒，且均勻分散，界面相容性較好，而通過溶化共混法制備的木塑粉中有白色塑料顆粒，界面相容性較差。

2016年，中國原子能科學(xué)研究院的胡濤等[31]用50kGy的高能量電子束輻射制備浸漬了含有雙鍵不飽和高分子有機物單體MMA的杉木/PE復(fù)合材料，電子束輻照產(chǎn)生的自由基、離子和激發(fā)分子向單體或預(yù)聚物發(fā)生能量轉(zhuǎn)移，引起杉木組織微孔中的單體產(chǎn)生反應(yīng)，導(dǎo)致杉木內(nèi)部結(jié)構(gòu)更密致、堅硬和耐磨。復(fù)合材料的密度提高了80%，抗彎強度和抗彎彈性模量分別提高了64.1%和33.9%，順紋抗壓強度提高了97.8%，而24h吸水率降低了53%，該種杉木/PE復(fù)合材料的性能可以與稀少而珍貴的優(yōu)質(zhì)紅木相媲美。

另外，利用杉木可加工的人造板中，除了上文提到的杉木刨花板以外，還有杉木纖維板、杉木膠合板和杉木重組木等。

早在1991年就有學(xué)者研制了杉木重組木，具體工藝為：將杉木小徑材截斷、蒸煮，達到軟化杉木并增加含水率以便輥搓的目的，輥搓成木束后剔除樹皮、節(jié)疤和腐朽等缺陷，經(jīng)干燥后于20-25℃條件下浸膠(酚醛膠)3min、脫去余膠、干燥至含水率為10%-14%，手工鋪裝成18mm厚的板坯，預(yù)壓5min再熱壓成杉木重組木，此工藝中杉木小徑材的利用率高達90%，且密度、含水率、順紋抗壓、順紋抗拉、靜曲強度和順紋抗剪等性能與杉木和層積塑料相近，可用于生產(chǎn)各種建筑構(gòu)件、普通家具和裝飾物品。

2002年，研究人員利用正交試驗法確定了杉木中密度纖維板的加工工藝：施膠量(酚醛樹脂)為13%，熱壓溫度為175℃，熱壓時間為6min，按此工藝制備的厚9mm、密度為0.88g/cm3的杉木中密度纖維板可以滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17657-1999《人造板及飾面人造板理化性質(zhì)試驗方法》的相關(guān)要求。

2015年，有學(xué)者利用杉木樹皮中的木質(zhì)素、酚酸等經(jīng)堿降解替代面粉和豆粉等作為酚醛樹脂的填充劑制備膠合板，并確定了熱壓最優(yōu)工藝：杉木樹皮用量為9%，熱壓壓力為1.2MPa，熱壓溫度為140℃，熱壓時間為1.2min/mm，膠合板膠合強度最佳，為1.12MPa[32]。

1.4 復(fù)合材料性能研究

無論是對杉木與基質(zhì)的界面結(jié)合研究，還是對杉木的改性研究，亦或?qū)τ趦上鄰?fù)合工藝與影響因子的研究，最終目的是改善杉木復(fù)合材料的各項性能，從而拓寬其使用范圍，延長其使用壽命。

2007年，福建農(nóng)林大學(xué)的楊建華[33]制備杉木機械漿復(fù)合板和杉木化機漿復(fù)合板，研究復(fù)合板中膠原纖維含量和活性炭添加量的對其抗彎強度、抗壓強度等力學(xué)性能，甲醛、苯吸附性能，阻燃性能以及熱穩(wěn)定性的影響。

2009年，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)的張東輝[26]的研究發(fā)現(xiàn)，杉木纖維粒徑過小，其在PP中分散不均勻，復(fù)合材料力學(xué)性能較差，粒徑過大，杉木纖維容易在界面處形成空洞缺陷，降低力學(xué)性能，增大吸水率，60目杉木纖維增強PP復(fù)合材料綜合性能較好。

筆者也曾利用2步擠出法分別制備杉木纖維和馬尾松纖維增強HDPE復(fù)合材料，研究兩種復(fù)合材料的表面明度、顏色、密度、硬度、尺寸穩(wěn)定性等物理性能和彎曲、拉伸、沖擊等力學(xué)性能以及在50N載荷作用下的24h蠕變-24h回復(fù)性能。研究發(fā)現(xiàn)2種復(fù)合材料的尺寸穩(wěn)定性均明顯優(yōu)于北方常用樹種楊木纖維/HDPE復(fù)合材料，杉木纖維/HDPE復(fù)合材料更適合在戶外潮濕環(huán)境中使用，馬尾松纖維/HDPE復(fù)合材料更適合應(yīng)用于受靜載作用的構(gòu)件[34]。木塑復(fù)合材料常用作建筑材料和戶外棧道、涼亭、座椅、包裝制品等，會長期暴露于自然環(huán)境中，在貴州這樣氣候特別的省份，溫和宜人的氣候給木塑復(fù)合材料的戶外使用提供了有利的條件，但多雨濕潤的天氣不利于延長木塑復(fù)合材料的使用壽命，杉木纖維增強聚合物復(fù)合材料的老化性能還需進一步研究。

2 展望

目前，全球化資源短缺和環(huán)境危機正在不斷地加劇，節(jié)能環(huán)保的產(chǎn)品將愈加受到人們的青睞。杉木作為一種天然的、可再生的自然資源有著特有的、廣泛的開發(fā)前景，其中以天然杉木為基材、用仿生技術(shù)研發(fā)復(fù)合材料就是材料科學(xué)與工程中非常重要研究方向之一。在杉木增強聚合物復(fù)合材料的研究和開發(fā)中，既要保證產(chǎn)品的良好使用性，同時也要兼顧自然資源的有限性并降低廢棄物的排放量，另外從原料的提取、復(fù)合材料制備和使用，到產(chǎn)品的廢棄和再生等都要符合環(huán)保要求。另一方面，杉木作為貴州省優(yōu)勢樹種，杉木的密度較低，其增強聚合物復(fù)合材料的研究對于貴州省開發(fā)高強輕質(zhì)復(fù)合材料具有重要的意義。木塑復(fù)合材料實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，市場需求與產(chǎn)品成本和質(zhì)量是關(guān)鍵，應(yīng)按照市場應(yīng)用要求調(diào)整配方和工藝，適當(dāng)添加功能性助劑，例如防腐劑、防水劑、阻燃劑。

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