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木塑复合材料界面力学性能研究
摘要：木塑复合材料（Wood-plastic Composite，简称WPC），因其环境友好、成本低廉、尺寸稳定性好等优势已实现工业化生产，在建筑装修、汽车内饰、园林景观等方面着有广泛的应用。然而，木塑复合材料中天然植物纤维和塑料基体间的极性相反，两者不能完美结合，力学性能的提升受到局限，界面力学研究因此成为木塑复合材料的研究重点和难点所在。本文综述了目前国内外利用阻燃剂添加量调控木塑复合材料力学性能的研究现状，阐述了木塑复合材料界面力学研究的局限性，介绍了非接触性、非破坏性数字散斑技术在木塑复合材料中的应用进展，并展望了其对木塑复合材料界面力学的研究趋势。
关键词：木塑复合材料，界面力学，阻燃剂，数字散斑技术
一、绪论
木材具有质量轻、强度高、美观、易于加工，且加工能耗低等优点，是一种天然、可再生、可循环利用的绿色材料和生物能源。木塑复合材料兼具木材和塑料的低成本和综合性能好的优点，有良好的木质外观，比热塑性塑料的硬度高，比木材的尺寸稳定性好，无污染、耐腐朽虫蛀、耐老化、耐水浸和潮湿、耐盐雾、使用寿命长、维护费用低。既有类似木材的二次加工特性，又能像热塑性塑料一样方便地回收再利用，是典型的生态环境材料[1-2]。
一般地，植物纤维用来增强塑料是因为它有相对高的强度和刚度以及较低的密度，对于WPC性能的研究重点之一就是围绕它的物理力学性能(包括弯曲性能、拉伸性能、抗冲击性能、动态热机械能和抗蠕变性能)而展开的[3]。
木质纤维材料主要由纤维素、半纤维素和木质素以及少量的抽提物组成，其具有的各向异性使其界面复杂多变。在与塑料复合时，虽然宏观上二者已经混合均匀、结合紧密，实际上由于木质纤维表面存在大量的极性基团(如羟基)，其呈现一定的极性，而塑料界面一般是非极性的，所以二者的界面结合很差，微观条件下观察二者是非均相体系，二者之间存在明显界面，几乎没有发生任何连接[4]。当复合材料受到外力作用时，力在二者界面上无法形成有效传递，随着时间推移，这种缺陷不断积累，复合材料的力学性能和尺寸稳定性降低，最终使复合材料失去原有的功能[5]。
木塑复合材料虽然兼有木材和塑料两种材料的优点，但是，木质纤维与塑料都是易燃物质，所制备的木塑复合材料为易燃材料，直接用于室内存在一定的安全隐患，这在某一定程度上限制了它的使用范围。因此，研究阻燃剂添加量对木塑复合材料界面力学性能的影响，找出最佳的设计数据，对推动木塑复合材料的发展和应用具有重要的理论和现实意义。
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