木塑复合材料从结构上可以看作是热塑性塑料充当连续相、不可塑的木纤维充当分散相从而形成两相结构，两相间经过化学手段（接枝、偶联等）有机地结合在一起，使得木塑复合材料集木材和塑料的优点于一身，不仅有类似木材的加工性，还可进行切割、粘接、钉、钻、刨等二次加工。
原料
木粉（80～100目），从木材加工厂随机收集木屑粉碎制得；高密度聚乙烯（hdpe），牌号dgda6098，齐鲁石化；乙烯-醋酸乙烯共聚物（eva），牌号14-2，北京石化公司；乙烯丙烯酸共聚物（eaa）；北京石化公司；马来酸酐改性聚丙烯（ma-pp），牌号hd200p，南京华都科技实业有限公司；马来酸酐改性聚乙烯（ma-pe）牌号hd900e，南京华都科技实业有限公司；硬脂酸，北京化学试剂公司。
设备
shr-10a型高速混合机，北京塑料机械厂；sk-160开放式炼塑机，上海双翼橡塑机械有限公司；平板硫化机，上海双翼橡塑机械有限公司；zhy-w型万能制样机，承德试验机有限责任公司；电子万能试验机，深圳新三思试验机有限公司。电子扫描显微镜，日本日立。
工艺流程
木粉80℃干燥并进行表面处理，加入塑料和其他组分粗混，再经双辊塑炼机塑化均匀并成粘流态后，按模具大小拉片，取3-4片叠合后放入模具，用平板硫化机进行压制再制样，最后进行性能测试。
性能测试
分别按gb/t 1040—1992，gb/t 9341—2000，测试复合材料的拉伸强度、弯曲强度。
结论
一、不同增容剂对力学性能的影响
木质纤维的主要成分是纤维素和木质素，因此具有强极性，而hdpe几乎没有极性。如果未经处理，亲水的木质纤维与疏水的树脂两相间界面结合性会很差，为使材料具有最佳的综合性能，必须引入增容剂。用增容剂对两相进行接枝处理，可显著提高复合材料的力学性能。
对于hdpe/木粉体系，研究了乙烯-醋酸乙烯共聚物（eva）、乙烯丙烯酸共聚物（eaa）、马来酸酐改性聚丙烯（ma-pp）、马来酸酐改性聚乙烯（ma-pe）四种增容剂对材料力学性能的影响。体系中木粉含量为50%，增容剂含量为9%，实验结果见表一。
从表一可以看出，ma-pe 、eaa、eva 、ma-pp对复合体系的拉伸强度都起到了一定的改善，但改善程度差异较大，ma-pp对体系的增强效果最佳，eaa和ma-pe的增强效果比较接近，而与hdpe相容性较好的eva的增强效果则明显低于其他三者，几乎对拉伸强度没有改善。
弯曲强度方面，依旧是ma-pp的效果最为明显，eaa和ma-pe较为接近，而eva对于弯曲强度的改善作用如同拉伸强度一样十分微弱。
在材料的刚性（弯曲弹性模量）方面，增容剂的加入都不同程度地使材料的刚性有所下降，这是因为增容剂一方面提高了树脂基体与木粉的相容性，另一方面同时又不可避免地降低了木粉的增刚效果，而且增容剂本身的刚性一般都低于树脂基体，从而导致了复合材料刚性的下降。从表中可以看出eva的加入，使得材料的弯曲模量降低了50%以上，也就是说eva的加入对材料起到了较为显著的增韧作用。
以上各种性能变化的原因可能是酸酐和羧基与木纤维中的羟基发生了反应，产生了一定的化学键合，从而改善了复合材料的界面层，有利于应力在材料中各组分间的传递。
二、增容剂用量对复合材料力学性能的影响
增容剂的用量对材料力学性能影响很大，用量太少，则木纤维包覆的不完全，难以形成良好的增容及分子层，起不到有效的改善界面相容性的效果，而且对木粉表面易反应的枪击集团消耗不够，材料易吸湿变形；增容剂用量过多，则纤维表面会覆盖过多的增容剂，形成多分子层，易造成木粉与树脂之间界面结构的不均匀性，而且一般增容剂的力学性能都弱于树脂基体，过多反而会造成材料力学性能的下降；另外，增容剂中含有极性的可以与木粉表面羟基反应的官能团，过多的剩余在复合材料中也不利于材料的使用寿命。
从图一可以看出，当ma-pp的用量为8%时，复合材料的拉伸强度最大，比加入eva时提高了约8mpa，而随着用量的增加，材料的拉伸强度还略有下降。
如图二所示，增容剂用量的增加对体系的弯曲强度影响不大，不过在ma-pp的含量达到8%时，材料弯曲强度最大；同时还可以看出eva在四种增容剂中，增加弯曲强度的效果最差。在木塑材料的性能研究中，一般情况下，增容剂的加入都会增加界面结合力，提高材料的抗弯曲性能。
三、sem形态观察
通过对复合材料断面的微观结构观察，从图3可以看出，加入eva后，树脂和木粉的结合情况仍然较差，两相界面清晰，在木粉周围有明显的缝隙存在，木纤维与树脂结合力弱，容易从树脂中被拉出，因此加入eva对界面没有明显的改善作用，这和前面讨论的eva对拉伸强度的影响相一致。eaa和ma-pe对复合材料的界面有较好的改善作用，而ma-pp对复合材料界面的改善作用最好，从图三（c）中可以看出，木粉和树脂的结合面变得模糊，很难分辨出树脂和木粉，这就意味着木粉将被树脂包裹起来，在受到外力时缺陷就有可能在基体中产生，而不是两相结合处，从而能够有效地传递和承受载荷，使复合材料的强度得到显著提高。
结语
除了eva外，所加入的其他三种增容剂均显著地提高了复合材料的力学性能。
对于hdpe/木粉复合体系，eaa和ma-pe的对体系的改善效果相近，而ma-pp是最有效的增容剂，当ma-pp用量为8%时，材料的各项力学性能达到最大值 。
通过电镜照片可以很清楚看到增容剂对复合材料结构的影响，有效的增容剂可使木粉与树脂结合紧密，两相界面得到明显的改善，从而能够有效的传递和承受载荷，使复合材料的强度得到显著提高。
文/北京印刷学院 吴远楠
转载自：广东包装