貼上環境友善標簽的克隆木-----木質復合材料
森林是維系人類生命的寶貴資源,然而幾個世紀的野蠻砍伐已使寶貴資源幾乎消耗殆盡,嚴重地破壞了地球的生態平衡。如何保護森林資源已是人類面臨的嚴峻課題,對于中國來說,更是如此。另一方面,在開發大量人造、合成材料的同時,如何更合理地利用天然材料及每天產生的工、農業廢棄物,在為人類造福的同時,保護環境,修復已被人類破壞成千瘡百孔的地球,也是擺在材料科學家面前的課題。在復合材料領域,這類課題同樣吸引著人們的目光,世界各大公司及工業集團均投入相當多的人力、物力,取得了一定的成果。木質復合材料(WPC,woodplasticscompos-ites)就是在這種形勢之下開發出的材料,近年來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、棉花桿、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。通常采用擠出工藝來制備木質復合材料型材,或壓制工藝來制備板材。例如使用40目～60目的鋸木屑,使之與選定的聚合物混合均勻,先將配合料擠成團塊狀,然后經模具擠出型材,對擠出的型材不需額外的矯直,只采用水槽冷卻即可。成型溫度低于150攝氏度。由于是在如此低溫下進行的工藝過程,可保證高速擠出的生產速度及較低的能量消耗。木質復合材料中固體添加物含量可達70%,可制成外觀與木材相仿的板材、型材,目前用于室內外裝飾、復面板、門窗框等,替代天然木材。型材壁厚為4～6毫米(外用)及2.5～3.5毫米(內用),型材擠出尺寸誤差為±0.2毫米。該材料的主要特點是:●尺寸穩定性好;●不腐朽、抗發霉;●耐潮濕、吸水率低(僅0.7%,而松木的吸收率為17%,相應的厚度鼓脹率為0.2%,而木材的厚度鼓脹率為2.6%);●優異的抗壓、抗拉伸、抗剪切強度;●高的抗沖擊性,彈性模量比普通PVC塑料高20%;●膨脹系數與鋁合金接近;●在相當寬的溫度范圍內性能穩定,在一定的高溫下機械性能有所提高,耐低溫性能優異;●在阻燃性能方面,木質復合材料的火焰蔓延速度約為普通木材的50%,如果添加適當的阻燃劑、防火劑,可使材料的阻燃性能大大提高。●材料的性能及外觀的可設計性好,可在材料擠出之前,加入各類添加劑,如選定的顏料、阻燃劑、特定防腐劑及紫外線穩定劑等。為了達到使材料具有特定的性能,可以采用不同的纖維混合體,也可采用植物纖維與人造纖維(玻璃纖維,尼龍纖維等),這樣可以發揮各種纖維的不同特性,賦予材料更優異的性能。●可加工性好。加工、使用這種材料時,復合木質材料與天然的木材一樣,可使用傳統的木工工具進行加工;可彎曲、鉆孔、釘、鋸、刻花紋、開榫;有很好的握釘性能,需加用固緊件時,其固緊強度比天然木材高2～4倍,并可對其進行各種類型的連接。已開發出特種底漆(針對某牌號),在木質復合型材上使用底漆后,可再涂以客戶希望的顏色、花紋,或再與其他薄膜及飾面鑲板復合。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。總之,復合木質材料利用大量的廢棄物,制造成本低廉,易于制造及使用,可回收再利用,是對環境友善的綠色復合材料材料,值得推廣。可以想象,如果用這種使用壽命更長、裝飾性更好的材料來替代天然木材,會使我們的家庭、花園更美麗,又為我們國家保護了寶貴的森林資源
復合材料可以修復木質電桿
針對木質電桿的修復問題，美國PoleCare工業股份有限公司經過幾年研究，近期推行出一種專用玻璃鋼材料"FiberTecT系統"，可對損壞的電桿進行維護和整修，使用效果明顯。 木質電桿在美國各地到處可見，其總數約在100萬根以上。木質電桿的使用壽命約為25～35年，每年都有數量很大的木質電桿需要維修或更換，但其維修費用很高，而且非常費時費工。 據悉，根據既有良好的浸漬性能，又與木材之間有較好的匹配性能的要求，這種 FiberTec T 系統中所用的樹脂是Georgia－Pacific 樹脂的酚醛樹脂，它不但具有所需的強度，而且耐火性能也比較好；所采用的玻璃纖維增強材料是 Vetrotex Certain-Teed 公司的RO99定向無捻粗紗，它不但具有較高的強度，而且對樹脂浸漬性能較好；所用的玻璃纖維布是南非Collins Craft 公司的產品。 專家介紹說，采用 FiberTecT系統修復的電桿，其強度和耐火性能要比新的木質電桿更好，不但具有較高的結構承載能力，還可以有效防止昆蟲的蛀蝕，同時不污染環境。經防火性能檢測，這種復合材料電桿已達到 ASTM-A級防火標準所規定的各項技術性能指標要求。
塑木復合材料熱炒不熱銷
隨著人們對廢舊塑料回收利用的日益重視以及木材資源的日益匱乏，用木粉或其他天然植物纖維來填充塑料再生料，經專用設備制成的塑木材料及制品，因其兼具塑料和木材的雙重特性，近年來嶄露頭角，并逐漸成為世界各國關注和開發的熱點。但經過幾年的開發，塑木材料在國內的生產應用情況并不樂觀，一方面研究成果產業化困難，而另一方面塑木材料生產企業銷售也不暢。塑木材料這種頗具潛力的環保新材料為什么會出現“熱炒不熱銷”的局面呢？ 經過幾年的開發應用發現，塑木材料的加工要比普通塑料制品難度大，要求高。目前國內的技術大多來自于國外技術信息的消化、吸收，雖然取得了一定成績，但工業化應用還有許多工作要做。而一些生產企業只看到“以塑代木”的前景，而忽視了其他問題，加工設備、工藝技術等均達不到要求，產品檔次上不去；少數企業生產模壓壓制的木塑包裝材料，因木質填量比例小，成本較高，缺乏市場競爭力。因此，隨著應用領域的拓展，如何進一步提高塑木材料的性能已成為科研人員開發的重點，塑木材料生產工藝的改進、專用設備的開發及添加劑的選擇，也需要進一步加強研究。 另一方面，實現塑木材料加工技術產業化、規模化的關鍵，是能否有效地解決廢舊材料的回收問題。我國回收塑料的處理缺少專業機構，不僅塑料品種不分類，改性料、二次循環甚至多次循環料以及多元組分料更是無法細分，在這種情況下，利用廢舊回收塑料加工的產品質量會有較大差異。國內一些企業在加工塑木材料和制品時，往往忽視了這一問題，無論什么回收塑料都用相同的配方和工藝加工，產品質量和穩定性當然無法保證。長此以往，用戶也就對塑木制品失去了信心。 此外，目前塑木材料在國內尚無統一標準，塑木托盤的標準也僅僅是參照木托盤的標準修訂的，并不完整。在這種情況下，一些生產企業盲目夸大宣傳，損害了整個行業。國家有關部門和行業組織，應及早制訂相關的行業標準，樹立行業規范，以保證國產塑木材料的健康發展。 塑木材料目前在國際上應用最廣的產品是托盤，歐洲和北美的塑木托盤已占了近一半的市場份額。我國目前托盤年需求量約為1億個，到2015將增長到2億個，按屆時塑木托盤能占有30%的市場份額計，僅此一項每年就可消耗廢舊塑料100萬噸。在美國，塑木材料市場的年均增長率超過13%，僅塑木板材市場已超過6億美元。自上世紀末塑木復合材料引入國內以來，我國在此方面的研究也有不少進展。如果國家有關部門能加強對廢舊塑料的回收管理，以及相關標準和法規的制訂，企業與科研院所能加強協作互動，塑木材料這種新興的環保材料一定會熱銷。
中加合資塑木復合材料項目在鄒平試產成功
近日，鄒平電力集團與加拿大凱帝集團的合資項目——山東齊星凱帝復合材料項目，一期工程試產成功。該項目以農作物秸稈、廢舊塑料為主要原料，不僅可以減少焚燒農作物秸稈造成的環境污染，增加農民收入，而且還可以去除塑料垃圾造成的白色污染，具有較高的經濟效益與社會效益，填補了省內空白。按每畝森林平均每年產出4立方木材計算，該項目一年的產量相當于再造5000多畝森林。 塑木復合材料是一種新型綠色環保材料。這種材料不含粘合劑，不存在甲醛等有害化學成分，屬環保、節能的高新技術產品。整個生產過程沒有廢水、廢氣、廢渣和噪聲污染。干燥木粉用的熱蒸汽冷凝后補充到循環水系統，最大限度地節約了能源，清潔生產，不產生任何污染。這種材料還可以無限次地回收利用，循環生產，充分節約能源。 這種材料既可以采用擠壓工藝，加工成比硬木性能強十倍的各種板材和型材，在所有領域全面替代木材，也可以采用模壓工藝生產出比塑料性能更好的各種塑料替代品。用這種材料生產的重載工業托盤和工業包裝箱，不僅可以替代木材同類制品，減少木材消耗，而且還可以解決出口產品用木材包裝因寄生蟲問題所受的限制。這種材料在汽車、摩托車、家電、建筑、裝璜等幾乎所有領域，都有著廣泛的用途。由于這種材料環保耐用、循環再生、防蟲阻燃、成本低廉，因此有著不可估量的市場前景。 去年10月，鄒平電力集團與加拿大凱帝集團簽署合同，由加拿大凱帝集團提供專利技術和工藝配方，雙方合資建設塑木復合材料項目。該項目總投資1.45億元，其中一期工程投資8500萬元，年產塑木復合材料8000噸，年銷售收入8000萬元，利稅3600萬元。該項目已在全縣帶動起5家農作物秸稈加工廠，這些加工廠又帶起了近百家加工戶。過去沒有用而且污染環境的棉花秸稈，加工成粉末狀，以每公斤0.55元的價格賣給齊星凱帝復合材料有限公司，僅每畝棉花秸稈就可增收70多元。明年底二期工程投產后，該公司年產塑木復合材料的能力將擴大到2萬噸，每年可利用農作物秸稈1萬多噸，可消化全縣80%的農作物秸稈。僅此一項，全縣農民可增收1000多萬元。
美國塑木復合材料市場增大
美國Freedonia集團咨詢公司的專題研究報告，美國聚合物木粉復合材料需求在2006年前的年均增長率為13％，市場總值將達20 億美元。 報告指出，美國塑木復合材料增長較快的應用市場為各種鋪板、窗戶、門和柵欄。該國塑木鋪板市場將從20 01年的4.10億美元提高到2006 年的9.0億美元；塑木柵欄市場將從2001年的1.63億美元提高為200 6年的3.15億美元；塑木門窗市場也將從2001年的0.65億美元提高為2006年的1.35億美元。但塑木復合材料在同期裝飾市場中的應用量增長緩慢，表明市場已經比較成熟。
