木質復合材料加工刀具的研究進展
1．引言 近年來，現代化木材加工工業發展迅猛，木質復合材料的加工因此得到了的高速發展。隨著人們環保意識的增強，人造板工業得到了越來越多的發展空間。其中最主要的產品是中密度纖維板（MDF），我國目前是亞洲產量最大的國家。2001年強化木地板實際產量已增至6000萬m2，如此大量增長的需求對切削加工工具提出了新的要求。目前在切削人造板等木質復合材料時使用的刀具材料主要是硬質合金，硬質合金的耐磨性、耐熱性和硬度很高。但由于木材本身具有很高的各向異性結構，使得與刀具的摩擦系數很大，而且木質復合材料本身既含有造成刀具機械擦傷的硬質點（某些人造板表面還有難以加工的硬質涂層），又有引發刀具發生化學腐蝕的酸性介質，這些都會加劇刀具磨損和腐蝕，不僅大大縮短了使用壽命，而且嚴重降低了產品的質量，進而影響了產品的加工成本和生產效率。現有的硬質合金刀具在耐磨和耐腐蝕性方面已經不能滿足要求，為了達到良好的經濟效益和社會效益，市場迫切需要高性能的、高質量的木工加工刀具。 我國現階段不僅在木工刀具研究理論上還很貧乏，而且在其生產上更是非常落后，因此了解和掌握目前國內外木工刀具的發展狀況和研究進展有著重要的意義。 2．磨損機理 2.1 機械擦傷磨損 由于木質復合材料所具有的特殊的不同于金屬材料的組成結構，因此對刀具在加工中的磨損機理要有特殊的研究，這對于刀具的材料選擇和幾何參數的選用等都是很有必要的。木工刀具的磨損主要分為兩類：機械擦傷磨損和腐蝕磨損。 機械擦傷磨損由木質復合材料中的硬質顆?；蛲钩鑫锸沟毒卟牧线w移所造成。細胞壁、樹脂、礦物質（如石英砂等）、節子、膠合材料等，都可能成為機械擦傷磨損的硬質點。通常認為：機械擦傷磨損是磨料在刀具表面滑過，產生擦傷或微切削，結果在刀具表面形成擦痕或犁溝的過程。判斷機械擦傷是否為刀具的主要磨損機理，除了考慮刀具材料特性，還要考慮工件的化學性質和含水率。若工件含水率高，酸性較強，則刀具磨損往往還有另外不可忽略的原因——腐蝕磨損。 2.2 腐蝕磨損 硬質合金刀片在切削某些木質材料時易生成揮發的氯化物。硬質合金刀具中的鈷元素會被有機弱酸中的氫離子奪去電子形成金屬離子，然后多元酚化合物會與離子發生鰲合反應，生成疏松的鰲合物?？梢?，有機弱酸和多元酚化合物對刀具材料的腐蝕是逐步進行的，最后生成金屬鰲合物覆蓋在刀具表面。對于硬質合金刀具，鈷是不可缺少的粘結相，一旦鈷被腐蝕，生成的鰲合物在機械擦傷磨損作用下很快被磨耗，造成刀具材料被嚴重磨損。另外，電化學腐蝕也是造成刀具磨損的重要原因。因此，刀具的磨損其實質是刀具與工件材料發生機械、熱和電化學腐蝕的綜合作用，是使刀具前后面的金屬材料不斷損失的過程。對幾種典型刀具來說，金剛石薄膜的磨耗機理是“磨損變形—裂紋—磨屑形成”。高速鋼刀片以磨料磨損為主，腐蝕磨損為輔。粘結劑（鈷元素）喪失是硬質合金刀片磨損的根本原因，因此腐蝕磨損是硬質合金刀片的主要磨損機理。 3．國內外現狀與發展方向 近年來，隨著一些新材料的使用，木工刀具走向了多元化的發展。這些新材料在某些力學、物理性能方面具有傳統材料難以比擬的優勢。 在木材加工這一行業，最早使用的刀具是高速鋼，隨著硬質合金與金剛石等超硬材料的使用，木工刀具的發展日漸成熟。涂層處理毫無疑問是當今研究和開發最多的技術。美國、德國、波蘭等國家在這方面的研究很多，主要是針對涂層結合力、磨損機理、涂層材料性能比較等等。多層涂層、多元復合涂層以及金剛石涂層、CBN、CN涂層將是未來刀具涂層的發展方向。另外，PCD刀具的應用也非常多。德國的藍幟（Leitz）公司是世界生產木工刀具最有名的公司之一，他們已經研究出比PCD刀具耐磨性還要高數十倍的MCD單晶金剛石刀具。 目前國內外對木材加工刀具的研究都很重視，隨著高效率、高環保意識的深入人心，木材加工這一傳統的產業被賦予了新的發展方向，那就是在刀具磨損機理的研究、刀具幾何參數的計算優化以及表面處理等方面開拓新的前景，特別在刀具表面處理方面，國外已經有不少文章發表，國內也已經有部分專家在木工刀具的理論方面做了大量的研究，比如南京林業大學的曹平祥教授就在木工刀具的磨損和金剛石膜刀具的研究方面取得了不小的成績。哈爾濱工業大學也在刀具磨損和PCD木工刀具等方面做了不少的研究。 4．研究動態 4.1 涂層技術 涂層是一種適于木工刀具處理的新技術，通常是在硬質合金表面涂覆一層耐磨的TiC、TiN、TiCN3等材料。目前主要的涂覆方法有化學氣相沉積涂層（CVD）和物理氣相沉積涂層（PVD）。未涂層的硬質合金材料，其刀具耐熱性和耐磨性低于硬質相本身，而表面涂層硬質合金刀具的表面硬度和耐磨性，則幾乎完全反映了涂層材料的性能。由于涂層普遍具有較硬質合金高的硬度（如用CVD涂覆TiC，硬度達到HV3800），而且保持了基體材料耐沖擊的性能。在木工加工防腐蝕方面，由于涂層的存在使硬質合金在加工中“脫鈷”的現象得到了較好的控制，因此涂層處理能較好地提高刀具的使用壽命。 波蘭科研人員P Beer等研究指出：刀具涂層和原木的摩擦系數仍然相對較高，這就對涂層的結合力提出了更高的要求。結合力好的涂層可以大大提高刀具的壽命，防止刀具提前磨損的出現。但是，使用到一定程度后的涂層刀具會因為粗糙的刀具表面而較嚴重的降低木質板材的加工表面質量。因此，低摩擦系數、平穩的磨損及更長的使用壽命成為涂層的研究方向。德國科研人員I. Endler等研究發現：涂層與刀體材料之間良好的結合力、低的表面粗糙度以及小的切削刃半徑可以得到很好的切削效果。當涂層厚度小于5μm時，切削刃半徑可以增加很少或者不增加，這對于需要鋒利刃部的木工刀具來說是很重要的。盡管有著優異的性能條件，涂層改良刀具卻仍然沒有在木工加工方面得到非常好的應用，其中的困難在于機械的工藝性、木質材料的物理性和摩擦組織性等綜合因素有著非常獨特的性能參數。這使得刀具材料的選擇和確定刀具幾何參數變得困難。 在涂層技術中，離子注入技術的研究也取得了重要進展。研究表明，離子注入提高刀具硬度是由于注入的原子進入位錯附近或固溶體產生固溶強化的緣故。離子注入還能形成致密的氧化膜，并且改變表面電化學性能，從而提高耐蝕性，這將對木工刀具的改良很有幫助。 （1）滲氮技術 碳鋼因為其在木工加工領域性能和價格的高性價比而獲得了廣泛的應用，是傳統的木工加工刀具。隨著對加工質量的要求逐步提高，對碳鋼木工刀具的改良改性也是眾多科研人員的努力方向。其中，滲碳、滲氮技術效果較好而且頗受關注。波蘭科研人員J. Rudnicki等通過對木工刀具的滲氮研究得出結論：對于屈服溫度較低的碳鋼，溫度低于400℃的離子滲氮可以取得良好的效果，雖然會增加刀具與木質工件的摩擦系數，但滲氮技術可以顯著提高刀具強度，并提高刀具壽命1倍以上。 （2）金剛石薄膜處理 金剛石薄膜具有十分優異的特性，如最大的硬度（100GPa）最高的熱導率［>12W/（cm·k）］，對化學反應十分穩定，能耐各種溫度下的非氧化性酸等，因此，金剛石膜用于加工木質復合材料時具有很好的性能條件，其耐磨和耐蝕性可以得到充分發揮。目前，合成金剛石主要采用CVD方法。其中間層多采用TiC/TiN層以阻止鈷的擴散并承載金剛石膜。M. S. Raghuveer等人研究后指出：在用CVD方法制備金剛石膜時，鈷通過晶界從基體向外的轉移比金剛石晶粒的長大要明顯得多，但可用氫離子化學刻蝕結合TiC/TiN 擴散阻層的方法使之顯著降低。采用刃磨的方法得到較大的刀具刃口半徑，并可在CVD沉積時保持刀具刃口的鋒利，對于改善金剛石與刀具基體的結合力可以起到重要的作用。 金剛石膜涂層刀具在木加工中至今應用有限，仍然存在一些問題有待解決。主要原因在于：金剛石膜與機體的結合力始終不足，而且木加工中，需要鋒利的刃口和小的切削刃——包括切削角度，這對于金剛石膜來說又是一個難以把握的工藝問題。盡管如此，金剛石膜由于其優異的性能使得其在木加工中有著很好的應用前景。 4.2 聚晶金剛石PCD與PDC PCD（Polycrystalline Diamond）是一種高性能的合成超硬材料。它有著很高的硬度，良好的抗磨損性以及熱傳導性，近年來被越來越多地應用到木質復合材料的加工中。1979年，德國藍幟公司首先制造出了PCD木工刀具，在加工PB（particle board）時，其壽命是常規硬質合金刀具的125倍。由此可以看出PCD有著非常優異的性能。 聚晶金剛石復合片（Polycrystalline Diamond Compact，簡稱PDC）刀具的研究是在PCD刀具研究的基礎上發展起來的。它是將金剛石微粉在超高溫高壓下一次性燒結在硬質合金機體上，從而將PCD與硬質合金復合成一個整體，由于它既有金剛石的硬度和耐磨性又具有硬質合金的韌性和可焊性等優點，因此它的出現具有劃時代的意義。 目前PDC刀具復合片材料正朝著大尺寸化、晶粒細化、質量優化、性能均勻化方面發展，其應用市場也逐年增長。我國木材加工工業今后發展的重點在于進一步提高成材質量、合格率和出材率，發展涂層加工。因此，木工加工工業加速采用PCD、PDC刀具將是發展趨勢。首先，由于PDC硬度高、耐磨性好、使用壽命為同類硬質合金刀具的20～400倍，使更換刀具時間由原來的每幾小時一次到每幾個月一次。減少了換機換刀次數及刃磨工時，提高了設備利用率和木制品生產率。其次，刀尖后退量小，可以提高切削速度。增加每次進給量，同樣可以提高生產率，而且可獲得較低的粗糙度和較高的精度。雖然刀具成本為同類硬質合金刀具的10～40倍，但如果考慮終身成本分析，那么最終制品加工成本可下降20%～69%。 5．結語 在近年一次國際木工機械研討會上，英國著名的木工機械專家Geoff. stainton先生預言：中國將成為世界上最大的木工機械生產基地。我國是硬質合金生產大國，硬質合金是生產木工刀具的主要材料，所以如何利用我們的優勢，在木工刀具這一市場盡快成熟，縮小與國外的差距將有著重大意義。
100條木塑復合材料生產線進入芬蘭集團
奧地利維也納的辛辛那提擠出公司剛剛向基地在赫爾辛基的芬蘭UPM集團提供了100條木塑復合材料（WPC）擠出成型生產線。UPM集團是世界上最大的紙張制造商之一，在15個制造場所雇用有31000名雇員，這樣的工作能力使它在去年達到了93億歐元的銷售額。 為了利用可循環回收的紙和木材加工的邊角料，UPM集團的新企業投資部（UPM New Venture Division）持續不斷地開發新材料。它剛剛成功地生產了一種新的由紙、塑料和木片組成的復合材料，其中，木片是生產膠合板時產生的副產品。得益于這種混和而成的預浸料坯，所得到的復合材料強度極高，并能防潮，還能像木材那樣進行各種加工。 為了加工這種復合材料，UPM集團使用一條辛辛那提擠出公司專門為適應木塑復合材料（WPC）要求推出的擠出成型生產線。作為WPC擠出技術的先行者和當前市場的領導者，這家維也納機器制造商在機器和加工技術方面具有極為豐富的專業知識。借助于它的Fiberex系列的錐形擠出成型機以及與之匹配的下游設備，它提供真正為客戶訂制的解決方案。依靠持續不斷的改進，辛辛那提擠出公司成功地將木材擠出成型技術用于通常的異型材擠出成型過程。例如，最新一代的來自Fiberex系列的錐形擠出成型擠出機，其特點是一種完全修改過的螺桿設計。PVC螺桿的通常區段分割慣例被一種革新的分成僅僅三區段的分區方法所替代。并且，主要利用所采用的定型和真空技術，以及以水冷替代通常的氣冷，使定型速度獲得巨大增長。 辛辛那提擠出公司強調指出，現在，甚至非對稱的、高度復雜的異型材也能以雙線加工，速度可達到 5m/min。第一批批量生產的制品進入市場證明木材擠出已經成為有利可圖的行業，在它成功引入美國市場之后，現在，在歐洲也有不斷增長的需求。
萬州成功研發環保型木塑復合材料
（三峽都市報記者 周麒麟） 萬州依靠科技興企取得重大突破。3月17日，從萬州區所轄的重慶市萬美鋁業有限公司傳出喜訊，一種旨在再利用廢舊塑料，有效解決"白色污染"的環保型木塑復合材料通過該公司聘請的專家們潛心研發獲得成功。目前，該新型材料生產項目已經列為重慶市高新技術創新項目，并填補重慶在這方面的產業空白。 據了解，此次重慶萬美鋁業有限公司研發成功的環保型木塑復合仿木材料是以木纖維或農植物纖維為主要組成，既有利于廢舊塑料污染物的再生利用，又有利于森林資源的保護和環境保護。 為了讓這項新型材料盡早投入生產和投放市場，重慶萬美鋁業有限公司已根據萬州以及三峽庫區的政策優勢、地域優勢、自然優勢及勞動力資源豐富的特點，結合了木材、塑料替代發展的方向，全面啟動了年生產1萬噸環保型木塑復合材料項目。 目前，重慶萬美鋁業有限公司所啟動的年生產1萬噸環保型木塑復合材料項目得到重慶和萬州的重點扶持，萬州區已經將其列為新型工業化建設重點扶持項目。同時，在萬州區委、區政府及相關部門的支持下，該項目已經獲得國家開發銀行首批貸款800萬元，并正式開始實施項目的建設。據悉，該項目建成后，預計可實現年銷售收入1.21億元。
木塑復合材料添加劑的最新國際進展
正確選擇添加劑無論是對木塑復合材料固有性能的提高還是對加工性能的改善都是一個關鍵的因素。翹曲、開裂、污點問題有時會出現在材料的表面上，這時就需要添加劑的幫助。在復合材料擠出線上，要獲得合適的擠出速度和光滑的表面從而避免所謂的邊緣開裂也需要添加劑來一展身手。 目前，木塑復合材料的年產量已經達到13億磅，年增長率達到20％。在家具裝飾、欄桿、隔板、門板、窗框、露臺板等產品上都大量使用了木塑復合材料。為此，添加劑供應商們都在挖空心思地尋找更好的添加劑或者開發新品種的添加劑，以使木塑復合材料具有更好的物理性能、更完美的外觀質量以及更長的壽命。 在各種添加劑的選擇中，交聯劑、潤滑劑、著色劑、化學發泡劑和殺菌劑對木塑復合材料的質量影響最大。而對于木塑復合材料專用添加劑來說，不同的基體樹脂需要開發出專門的添加劑來滿足復合材料制品性能或者加工性能的要求，因此，木塑復合材料添加劑種類繁多，選擇正確的添加劑，對復合材料的生產至關重要。 交聯劑的新選擇 交聯劑將木纖維和基體樹脂鍵合到一起，提高了復合材料的彎曲強度和剛性，同時也改善了抗開裂模量和彈性模量，這些都是在木材工業中衡量材料好壞的重要指標。交聯劑也能提高材料的尺寸穩定性、抗沖擊強度、光散射性能以及降低蠕變等，這對于欄桿、樓梯扶手、護欄等產品來說是非常重要的。對于用在裝飾裝修材料上的木塑復合材料，交聯劑的主要作用是降低材料的吸水性，從而可以避免木纖維因吸水膨脹而引起的應力開裂現象的發生。 交聯劑最主要的應用是在聚烯烴基木塑復合材料上。通過反應擠出，聚烯烴碳鏈骨架上接枝馬來酸酐對樹脂基體進行化學改性，這種化學改性克服了極性木纖維與非極性基體樹脂之間的不相容性，從而使木纖維和基體樹脂更好地融合在一起。通常這種接枝樹脂的用量為1％~2％。最近，一項新的技術被開發出來，科研人員利用長鏈石蠟對木纖維/PVC進行改性，從而克服了采用接枝技術進行化學改性的困難。 Crompton公司最近開發出的Polybond 3029MP是一種添加了小粒徑馬來酸酐接枝HDPE的交聯劑，具有良好的分散性能。據說，僅僅添加了2％該交聯劑的木塑復合材料，其抗彎曲性能就提高了一倍，拉伸強度提高了60％。Crompton公司也同時推出了馬來酸處理的PP，其交聯性能更加優越，與馬來酸酐的結合能力更強。使用這種添加劑獲得的試驗材料擁有更高的拉伸強度、抗沖擊性能，受潤滑劑的影響更小，并且吸水性也降低了40％。 Equistar化學公司推出了一系列馬來酸酐接枝PE交聯劑，這是專門為PE基木塑復合材料開發的交聯劑。該公司宣稱，采用這種添加劑，PE基木塑復合材料的靜曲抗彎強度提高了50％，靜曲彈性系數提高了20％。 杜邦公司的馬來酸酐接枝的Fusabond MB-226D和MD-353D分別適用于PE基木塑復合材料和PP基木塑復合材料。試驗表明，添加了MB-226D的HDPE基木塑復合材料的拉伸強度比未經交聯的材料提高了200％~300％。目前，杜邦也在開發新的交聯劑產品代替以功能性酸酐單體為主要原料的接枝型交聯劑。 克來恩公司推出了兩種增容劑。Cesa-mix 8611是一種功能型共聚物，應用在PE或PP基木塑復合材料上，而Cesa-mix 8468在提高PP基木塑復合材料表面性能方面具有更大的優勢。克來恩公司最近正在研制適用于PVC基木塑復合材料的交聯劑。和聚烯烴不同，木纖維和PVC都是極性的，但是木纖維表面具有的酸性會引起PVC樹脂的降解，PVC降解產生的HCl將會對木纖維造成腐蝕。其中一種解決方案是在復合材料加工之前用穩定劑處理木纖維。Mark W15就是這樣一種木纖維膠粒，該產品能夠作為增容劑和熱穩定劑使用，并能夠顯著改善材料的拉伸強度和彎曲強度。 潤滑劑的重要性 潤滑劑能夠改善木塑復合材料的表面性能并且能夠提高生產效率。木塑復合材料通常使用的潤滑劑有乙撐雙硬脂酸酰胺(EBS)、硬脂酸鋅、石蠟和氧化聚乙烯等。EBS和硬脂酸鋅廣泛應用于HDPE基木塑復合材料上，但是由于硬脂酸鹽的存在將削弱馬來酸酐的交聯作用，交聯劑和潤滑劑的效率都會因此而下降，所以，更多新型的潤滑劑相繼被開發出來。一般說來，木塑復合材料的潤滑劑用量是普通塑料的2倍。對于木纖維含量在50％~60％的木塑復合材料而言，HDPE基材料的潤滑劑用量為4％~5％，PP基材料潤滑劑的用量為1％~2％，PVC基材料潤滑劑的用量為5％~10％。 Struktol公司開發的TEP113是一種應用在聚烯烴基木塑復合材料上的潤滑劑，這是一種新型的非硬脂酸鹽潤滑劑。而對于PVC基木塑復合材料而言，Struktol公司的TPW-012 和TR-251是非常適合的。
可回收新型PVC木塑復合材料問世并通過質檢
由福建東南電化公司開發研制的新型PVC木塑復合材料，日前經《國家塑料制品質量監督檢驗中心》檢測，質量達到國際同類產品的標準。該產品不僅克服了傳統木制品易腐爛、不耐用、易滋生細菌、不耐酸堿、不阻燃等缺陷，而且可以100％地回收再利用，且原材料成本低。 這種新型材料采用該公司生產的PVC樹脂與自然界中儲量豐富的植物纖維，經特殊加工工藝復合而成，廣泛應用于各類超市、外貿倉儲運輸、工礦企業等各種場所。此外，該產品還用于生產護墻板、房間隔板、裝飾板、建筑模板、高速公路噪音隔板、包裝和物流用的組合托盤與倉儲貨架、住宅和商業的露天建材等。
中科院廣西推進“蔗渣木塑復合材料”項目
在近日于北京舉行的科技合作座談會上，中國科學院和廣西壯族自治區商定，以蔗糖、海水養殖、高效農業為中心繼續進行科技合作，將已立項的總投資為425萬元的“蔗渣木塑復合材料”項目向更深廣的范圍拓展。據悉，廣西壯族自治區是我國主要甘蔗生產基地，年種植面積1000萬畝左右，年產甘蔗4500萬噸左右，產糖500萬噸以上，占全國的58%。其副產品甘蔗渣每年也有約1000萬噸，絕大部分僅作燃燒取熱等低值化利用。2003年12月，中科院專家團到廣西開展蔗糖產業調研，明確了蔗糖產業合作的指導思想，將合作內容分為產業化、中試、有待進一步研發項目三個層次。經過考察、洽談，廣西壯族自治區科技廳去年底批準設立了首個糖業專項項目——由中科院廣州化學有限公司與廣西貴港甘化股份有限公司共同申報的“以甘蔗渣/PVC、HDPE為基材的高性能木塑復合材料中試研究”項目。該項目制備的蔗渣木塑復合材料，能替代木材、塑料等裝飾材料，成本低、市場廣，可促進廣西蔗渣的高附加值綜合利用和制糖業的清潔化、節能化，形成新的經濟增長點。據介紹，中科院與廣西壯族自治區近兩年的科技合作涉及多個領域，但雙方一致認為，鑒于甘蔗產業對廣西的特殊意義，該領域仍將是今年合作的重點。除已立項的項目外，雙方還計劃進行“以甘蔗為原料生產燃料酒精項目”的聯合攻關。
美國：天然纖維復合材料走俏
近年來，美國市場上天然纖維的熱塑性復合材料需求一直保持著異?？焖僭鲩L勢頭頭、是所有復合材料中需求增長最快的產品之一、年均增長率高達25％。據估計，今年市場需求將超過2億美元。天然纖維復合材料包括多種產品．如木質纖維、．木質地板、纖維板、亞麻纖紹以及各種農用纖維等復合而成的熱塑性塑料制品。 過去、這些天然纖維一般僅在熱固性聚合物中使用。但近年來。PVC、P F、P E、PP、PS以及熱塑性工程塑料等熱塑性復合材料的發展突飛猛進。對增強填料、纖維增強產品的需求不斷擴大—由于天然纖維比玻璃纖繼等一般的增強材料價格低廉，又能減輕重量和改善材料加工性和表面外觀，因此越來越受到加工及生產商的青睬。目前天然纖維復合材料主要應用在建筑相關行業，如裝飾材料、門窗等異型材產品、家具生產等方面。另外，這種材料已涉足汽車、海洋設備 和其它高性能應用領域。200 0年美國天然纖維復合材料的需求中，有三分之二來自建筑業，但在汽車儀表面板和新興工業應用中的需求也將逐步擴大。
木質復合材料異軍突起
近年來,木質復合材料在復合材料領域發展迅速,在人們生活中已占據相當位置,是一種廉價的與環境友善的材料。 木質復合材料起源于歐洲,后來在北美迅速擴展。木質復合材料以天然的含有纖維的木材下腳料、亞麻、黃麻、麥稈、棉花稈、玉米皮、甘蔗渣、竹子、椰殼和草等作為原料,與聚合物如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或循環再利用的樹脂等復合,采用復合材料工藝制造出木質復合材料。由于木質復合材料制造過程中大多采用熱塑性樹脂,產生的揮發物很少,有利于環境保護和身體健康,并能夠多次循環使用,性能沒有明顯的退化,可以說木質復合材料是一種“綠色”的復合材料,木質復合材料的出現和發展使傳統的木材工業發生了革命性的變化。過去5年中,木質復合材料的市場需求旺盛,每年幾乎以100%的速度增長。 采用人造纖維如玻璃纖維作為增強材料來制造復合材料時,復合材料的主要性能如抗張強度將低于人造纖維的強度,而采用木質纖維和植物纖維時,由于這些纖維本身的復雜結構,比如存在空腔和導管等,當其浸透了樹脂后,就會大大增加界面的面積,從而形成了增強抵抗外界應力和消耗變形能量的機制,使木質復合材料的性能優于纖維和基體的性能,這就是木質復合材料的特點和可取之處。 值得關注的是,木質復合材料不僅僅能夠用于庭院裝飾或不大受力的地方,如果采用一定的技術可以制造出用于結構件的高強度木質復合材料。加拿大某公司采用定向技術研發出定向復合木材,具有更優異的力學性能,堪稱第二代木質復合材料,其外觀、結構和手感更接近木材,并可以起到結構件的作用。當然,也可以將植物纖維采用特定的技術提取出來,再進一步深加工成為復合纖維或纖維織物,從而改善木質復合材料的性能。另外,采用適當的添加劑可以改善木質纖維和樹脂基體的界面狀態,提高界面的結合力,改善材料的力學性能。
關注木質復合材料改善木質材料性能
木質復合材料(WPC，wood plastics composites)近年在復合材料領域發展非常迅速，在人民生活中已占有相當地位，是一種廉價的、與環境友善的材料。木質復合材料(WPC)是很值得推薦的一種復合材料，它起源于歐洲，后在北美迅速擴展。這種材料是以天然的含有纖維的木材下腳料、亞麻、黃麻、竹子、麥稈、棉花稈、草、玉米皮、甘蔗渣、椰殼等為原料，與聚合物如聚乙烯(高、低密度均可)、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯對苯二甲酸脂或循環再利用的回收樹脂等復合，采用復合材料的制造工藝制備出聚合物木材。由于制造中多采用熱塑性塑料，工藝過程中產生的揮發物很少，有利于環境保護及工人的身體健康；采用熱塑性樹脂的木質復合材料可以多次循環使用，其性能沒有明顯的退化。可以說這種材料是一種“綠色”復合材料，這種材料的出現及發展使傳統的木材工業發生了令人驚詫的革命性的變化。過去5年中這種材料的市場需求增長很快，市場每年以100％的速率增長。 采用人造纖維如玻璃纖維為增強材料來制備復合材料時，復合材料的主要性能如抗張強度將低于纖維的強度，而采用木質纖維時，由于植物纖維本身的復雜結構，如纖維中存在的空腔、導管等，當其浸透了樹脂后，就會大大地增加界面的面積，從而增加了材料抵抗外界應力、消耗變形能量的機制，使木質復合材料的性能優于基體及纖維的性能，這是這種材料的寶貴之處。值得關注的是，這種材料不僅僅用于庭院裝飾或不大受力的地方，如采用一定的技術，可以制備出用于結構件的高強木質復合材料。加拿大的某公司采用定向技術開發出了定向復合木材，具有更優異的力學性能，稱其為第二代復合木材，其外觀、結構、手感更接近木材，并可起到結構件的作用。也可把天然的植物纖維用特定的技術提取出來，再進一步深加工成為纖維織物或氈或復合纖維，從而改善復合木質材料的性能。另外，采用適當的添加劑，可以改善木質纖維與樹脂基體的界面狀態，提高界面的結合力，改善材料的力學性能。
綠山大有紙業準備開發竹纖維復合材料
泰寧縣綠山大有紙業有限公司去年6·18與省農林大學、香港理工大學等成功對接竹材及其加工剩余物高得率爆破法制漿工業化項目，生產成本降低35%，其技術水平居國內領先。 今年公司又繼續與其合作開發竹纖維復合材料項目，著重于提高產品附加值，該項目擬在6·18上簽約。永安智勝化工有限公司加強與福州大學的“產學研”合作，在釕系氨合成催化劑的實驗上取得了階段性成果，今年6·18，該公司將與福大化肥催化劑國家工程研究中心對接新型釕系催化劑制造及其氨合成生產產業化示范工程項目，使合成氨生產能力提高40～50%。
