毕业论文课题相关文献综述
1概述
以木屑和废旧塑料为主要原料，外加一些加工助剂，经过高温混炼再利用不同模具制成适合各种用途的板材、管材和异型材的复合材料，称为木塑复合材料。该材料的研发不仅为工业生产提供了性能良好的新材料，而且也是当代工业基础材料废物利用的最佳科研成果之一，在工业生产上的应用，有合成木材的美名。
木塑复合材料的基础为高密度聚乙烯和木质纤维，决定了其自身具有塑料和木材的某些特性。木塑材料主要特点如下(1)良好的加工性能:木塑复合材料内含塑料和纤维，因此，具有同木材相类似的加工性能,可锯、可钉、可刨，使用木工器具即可完成，且握钉力明显优于其他合成材料。机械性能优于木质材料。握钉力一般是木材的3倍，是刨花板的5倍。(2)良好的强度性能:木塑复合材料内含塑料，因而具有较好的弹性模量。此外，由于内含纤维并经与塑料充分混合，因而具有与硬木相当的抗压、抗弯曲等物理机械性能，并且其耐用性明显优于普通木质材料。表面硬度高，一般是木材的25倍。(3)具有耐水、耐腐性能，使用寿命长:木塑材料及其产品与木材相比，可抗强酸碱、耐水、耐腐蚀，并且不繁殖细菌，不易被虫蛀、不长真菌。使用寿命长，可达50年以上。(4)优良的可调整性能:通过助剂，塑料可以发生聚合、发泡、固化、改性等改变，从而改变木塑材料的密度、强度等特性，还可以达到抗老化、防静电、阻燃等特殊要求。(5)具有紫外线光稳定性、着色性良好。(6)其最大优点就是变废为宝，并可100％回收再生产。可以分解，不会造成白色污染，是真正的绿色环保产品。(7)原料来源广泛:生产木塑复合材料的塑料原料主要是高密度聚乙烯或聚丙烯，木质纤维可以是木粉、谷糠或木纤维，另外还需要少量添加剂和其他加工助剂。(8)可以根据需要，制成任意形状和尺寸大小。
木屑是木塑复合材料的主要原料之一，目前纳入国家和地方生产计划的林区和大中城市制材加工厂。每年要产生大约250万吨木屑，其中只有一小部分得到利用，大部分被丢弃，造成一定程度的环境污染和原料浪费。废旧塑料是木塑复合材料的另一主要原料。据我国轻工部门统计，2000年全国塑料制品总产量约800万吨。随着我国塑料工业的不断发展，废旧塑料制品将愈来愈多。木塑复合材料中有机填料可以锯末、碎木片、刨花、秸秆、果壳等为原料，经过简单的干燥粉碎处理得到，来源非常丰富，价格低廉。
木塑复合材料(WPC)兼具木材和塑料的优点，并且可大量利用废旧塑料和木粉、秸杆、稻糠等农林业的废弃物，成本低廉。木塑复合材料可以防虫蛀、抗腐蚀,无须防腐处理进而减少环境污染,而且可以被加工成各种空心型材,因此木塑复合材料被广泛应用于多领域，是最具潜力的一种新型材料。木塑复合材料的开发与应用,具有良好的社会和经济效益。因此，潜在的应用范围广阔，市场前景很好。研究和开发木塑复合材料的生产和应用不仅可为国民经济建设增添一种价廉而又具广阔应用前景的新材料，而且能为提高木材的综合利用率和治理废旧塑料制品的污染开避一条新的途径。这种新型复合材料在上世纪八十年代初国外已有研究成果和实际应用。我国开展该项研究则稍迟，自1984年开始立项研究，成果于1987年通过正式技术鉴定。目前已正式推广在生产部门应用，形成批量产品。木塑配混料的研究已有80多年历史，但一直未能工业化生产，大约15年前才少量用于低附加值的吸声制品。由于环保观念的增强，美国的建筑工业一直在寻找像木材一样的替代材料(不腐蚀、不翘曲、维修方便，外观与木材相似)，而韩国和f3本的纸、木材加工厂也在寻找锯木粉、废木屑等的利用场合，这一切都推动和加速了木塑复合材料挤出技术(以下简称木塑挤出技术)的研究和应用开发。把木粉填充配料加工成建筑和结构用型材是目前挤出行业最为活跃的课题之一，新的应用开发也层出不穷，不少国家都投入大量的人力、物力加快木塑制品的开发和应用步伐。近几年来，由于我国对环境保护的重视及人们环保观念的增强，木塑挤出工艺作为一项节约木材资源，并可回收、循环使用的技术得到了大力的发展。国内木塑复合材料的主要成型方法是浸渍法、浸注法、模压法、单螺杆挤出法等。本实验在挤出木塑材料的基础上，研究了挤出温度对其性能和结构的影响，为工业化生产奠定了一定的基础。
国内木塑复合材料的主要成型方法是浸渍法、浸注法、模压法、单螺杆挤出法等；这些方法虽可以制得具有一定性能的木塑复合材料，但是难以实现连续、大量的工业化生产。木塑复合材料挤出成型工艺分单螺杆挤出成型和双螺杆挤出成型。单螺杆挤出过程中，由于单螺杆挤出机的输送作用主要是靠摩擦，使粉状物料加料困难；且单螺杆挤出机排气效果较差，物料在料筒中停留时间较长。所以，在挤出过程中，木粉用量较大时，挤出物颜色变深，有木粉烧焦的味道；且熔体强度随木粉用量增加迅速降低，当木粉用量到150份后，难于进行挤出。双螺杆挤出机依靠正位移原理输送物料，没有压力回流，加料容易；排气效果好，能够充分地排除木粉中的可挥发成分；螺杆互相啮合，强烈的剪切作用使物料的混合、塑化效果更好。木粉用量相对较低时，物料在双螺杆中停留时间短，不会出现木粉烧焦。因此，在使用粉料生产木塑复合材料时，采用双螺杆挤出机的加料、混合效果良好，是切实可行的。
木塑复合材料主要有四种加工工艺：①挤出注塑法:挤出注塑法是采用传统的塑料制品生产工艺,该方法适用于植物纤维以粉状形态出现，要求混合体系有一定的黏度及流动性,与塑料基体熔融混合后挤出或注塑加工成型材。此方法可连续性生产，操作方便，生产效率高，目前应用最为广泛。②无纺织成型法:无纺织成型法也叫非气流铺装成型法，即将木纤维与塑料基体在常温下混合,木纤维及其他纤维状材料经混合后通过针刺工段，用薄型无纺布衬托而制成纤维相互缠绕的低密度板坯，可根据最终产品的需求和要求，将一块或数块板坯热压成最终产品，主要用于汽车内饰件材料。③人造板加工方法:人造板加工方法类似于普通刨花板的生产工艺,将木质材料与回收塑料混合(铺装)后再热压复合而制成。塑料既是传统人造板的改性剂也完全替代了传统人造板的粘合剂，该法适于植物纤维含量比较高的复合材料的生产。④实木浸注聚合法:实木浸注法即以木材为基质的塑合木,将塑料单体或低聚合度树脂浸入到实体木材中，通过加热或辐射引发塑料单体或者低聚合度树脂在木材中进行自由基聚合。此方法研究的历史较早，采用的树脂单体有苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙酯、丙烯腈等乙烯类单体。然而此种方法制备工艺复杂，不利于商业化应用。Loo-TeckNg等采用γ-射线引发注入木材中的MMA自由基聚合，制作木塑材料。RashmiR.Devi,IliaoAli等采用在软木中注入单体苯乙烯、交联剂GMA、引发剂AIBN等引发聚合交联对软木进行改性。
木塑复合材料的应用领域(1)家具应用:桌椅板凳，沙发，床柜，书架，衣服箱，茶几，屏风，盆架等(2)建筑应用:活动房屋，窗柜，门板，天棚，地板，装饰各种异形材等(3)工业应用:化工及公共场所的耐腐工棚，装饰板，地板，通道，台架以及铸造模型，电器用材等。(4)包装运输应用:各种规格的工业用托盘及各种搬运周转箱，插车货板等(5)车辆船泊应用:汽车等内装材，风扇罩，仪表架等(6)其他应用:农用大棚支架及用桶，水产箱，舞台用品以及各种模型等
2相关课题研究情况
2.1挤出成型工艺的研究
四川大学高分子科学与工程学院的李思远、杨伟、杨鸣波[5]对木塑复合材料挤出成型工艺及性能的研究得出用双螺杆挤出机代替单螺杆挤出机挤出成型，塑化效果更好，剪切作用更强，木粉更容易被打散，分散效果更好，是一种可行的方法，解决了加料困难、木粉用量增大时烧焦以及体系分散不均匀等问题。树脂为粉料时和木粉混合更容易，随木粉用量的增加，木塑复合材料的拉伸强度基本保持不变，弹性模量先增加后下降，而韧性有一定的下降。木塑材料具有良好的加工流动性，木粉的用量对加工流动性的影响不是很突出，在木粉用量低于40份时，还出现流动性更好的现象。
山东大学化学与化工学院的李自强、王传名、孙恒[10]等对木塑复合材料的成型加工及影响因素进行了研究，研究显示模压成型工艺对WPC抗弯强度的影响程度从高到低依次为：成型温度成型时间成型压力。在150～190℃条件下，WPC抗弯强度随温度升高先增大，在170~C达到最大值后又减小；成型时间在30～70min范围内，WPC抗弯强度随成型时问的增加而增大，在70min之后又缓慢减小；成型压力对于WPC力学性能的影响程度较低。
北京工商大学的王澜,董洁,卜雅萍[17]等通过模压成型方法对聚氯乙烯/木粉木塑发泡制品进行了研究,分析了木粉的不同填充量,不同处理方法,不同增塑剂用量以及工艺条件对复合材料性能的影响。由研究结果可知:稻壳粉含量为40份时,制品的综合性能较好;稻壳粉以硅烷偶联剂处理效果较好;随着DOP的用量加大,制品的拉伸强度降低,冲击性能和发泡性能提高;实验中,工艺条件的控制是一个极为重要的因素,它直接影响制品的性能。
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