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木纤维含量对注塑成型木纤维/聚乳酸复合材料性能的影响作者：潘宇峰刘欣刘珊杉刘巍岩来源：《林业科技》2018年第04期摘要：利用注塑成型的工艺方式制备木纤维/聚乳酸（PLA）复合材料，研究了较高木纤维含量对木纤维/PLA复合材料力学性能的影响。
研究发现，木纤维的加入对复合材料体系的力学性能有显著的影响。
加入木纤维后，复合材料的弯曲强度和拉伸强度都有微小的降低，弹性模量和拉伸模量有显著提高；但随着加入木纤维含量的提高，复合材料体系弯曲强度和拉伸强度会有所回升。
关键词：木纤维；聚乳酸；注塑成型；力学性能；纤维含量中图分类号： S 781. 7， TS 653 文献标识码： A聚乳酸（PLA）是一种可以在植物淀粉中提取原料的塑料制品，具有高强度、可再生、可降解、易加工等优良特性，是替代现有石油基塑料的理想材料[ 1 ]。
然而聚乳酸材料的价格相对较高，且不能长时间高温加工，在一定程度上限制了它的发展和应用[ 2 - 3 ]。
因此，相对加工过程较短、成型速度较快的注塑工艺，更适合聚乳酸材料的加工。
将木纤维与聚乳酸复合，可以大大降低材料的成本，同时还能提高材料的某些性能[ 4 ] 。
本研究通过杨木纤维与聚乳酸进行复合，采用注塑工艺，制备高纤维含量的木纤维/PLA 复合材料，并探讨不同木纤维含量对复合材料弯曲性能和拉伸性能的影响。
1 试验材料与方法1. 1 材料及仪器木材纤维：杨木纤维，40～80目，取自黑龙江省拜泉县。
聚乳酸：美国NatureWorks公司生产的3251D型聚乳酸粒料，熔融指数35 g/10 min，190 ℃。
试验设备包括：电热式鼓风恒温干燥箱，DHG-9625A；高速混合机，SHR-10A；双螺杆挤出机，SJSH30；注塑机，JPH80；电子万能力学试验机，RGT - 20A 。
1. 2 试验方法1. 2. 1 木纤维/聚乳酸复合材料的制备将杨木纤维放置在温度为103 ℃的烘箱中进行烘干，直至木纤维含水率≤3%。
木纤维增强不饱和聚酯复合材料的性能研究
近年来，木纤维增强不饱和聚酯复合材料（UPFCs）受到了越来越多的关注，这是因为其具有优良的力学性能和良好的加工性能，可用于制造轻质耐磨件和可靠的结构单元。
因此，研究木纤维增强UPFCs 的性能及其影响因素具有重要的理论和实际意义。
首先，随着木纤维的增加，UPFCs的抗弯强度、拉伸强度和悬臂梁弯曲强度均有所提高，木纤维质量分数越高，性能提高越明显。
其次，纤维含量越高，UPFCs的收缩率和水溶性性能也越好。
木纤维能够在UPFCs中形成有效的增强网络，导致降低树脂体系的收缩率，减少收缩引起的残留应力。
此外，木纤维对UPFCs的力学性能的影响也依赖于其微观结构特性，木纤维的纤维径、轴向极限和表面粗糙度等均会影响不饱和聚酯/木纤维复合材料的力学性能，另外，不同类型的木纤维（如碳纤维、玻璃纤维）也会对UPFCs的加工力学性能产生不同程度的影响。
最后，UPFCs的力学性能也受到短纤维加工因素的影响，例如SiO2浸渍、热处理和单位长度纤维含量，这些因素有助于改善纤维-树脂界面结合力，增强UPFCs的力学性能。
综上所述，木纤维增强不饱和聚酯复合材料的力学性能的影响因素很多，从木纤维的含量和形状特性到短纤维的处理方法，都与UPFCs 的力学性能有着密切的关系，期待后续有更多研究可以彻底挖掘UPFCs 的潜能。
木纤维的定向制备及其几何尺寸对木塑复合材力学性能的影响高珣;庞久寅【摘要】Using high-quality wood fibers as reinforcement materials in wood-plastic composite (WPC) significantly improves the overall performance of the resulting WPC. This study focuses on the preparation of various wood fibers for use in WPC, investing the effects of moisture content, wood species and raw material form on the quality of wood fibers prepared and on the mechanical properties of wood fiber-reinforced polyethylene(PE). The main findings indicated that the overall sizes of wood fibers significantly increased with the initial moisture content of raw materials. The lengths and diameters of wood fibers prepared from veneers were larger than those of fibers prepared from chips. A wood fiber diameter between 0.21 and 0.29 mm and a length to diameter ratio between 5 and 7 yielded the best mechanical properties for the resultant products. Compared to the fiber diameter was 0.14 mm, the tensile strength,bending properties and impact strength of WPC increased by 10.12%,6.13% and 14.65%.%高质量的生物质微细纤维作为木塑复合材 (WPC) 填料可使产品综合性能显著提高.笔者围绕WPC用微细纤维的定向制备展开研究,考察了不同含水率、不同树种和不同形态原料对制备的木纤维质量的影响及以其为增强材料制备的WPC力学性能.结果表明:随着原料初含水率的增加,木纤维的整体几何尺寸明显增大;单板粉碎制备的纤维长度和直径比木片制备的纤维稍大;当木纤维直径为0.21 mm＜d≤0.29 mm、长径比为5～7时可赋予WPC较好的力学性能,与纤维直径为0.14 mm的WPC相比,拉伸、弯曲及冲击强度分别提高了10.12%、6.13%及14.65%.【期刊名称】《林产工业》【年(卷),期】2018(045)007【总页数】6页(P18-23)【关键词】木塑复合材料;几何形态;木纤维;力学性能;定向制备【作者】高珣;庞久寅【作者单位】北华大学木质材料科学与工程重点实验室;北华大学木质材料科学与工程重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TS653木塑复合材料（Wood-plastic Composite，简称WPC）是一种绿色环保材料，具有成本低、性能高、尺寸稳定性好等优点[1]，可广泛地代替传统木质材料，应用于包装、户外及船舶等行业[2-5]。
=================================================第43卷 第5期 2014年10月 表面技术SURFACE TECHNOLOGY收稿日期:2014⁃04⁃16;修订日期:2014⁃06⁃19Received :2014⁃04⁃16;Revised :2014⁃06⁃19基金项目:陕西省军民融合研究基金项目(13JMR22);渭南师范学院特色学科项目(14TSXK04)Fund :Supported by the Military and Civilian Integration Research Fund of Shaanxi Province (13JMR22),Item of Weinan Normal Univercity Specific Sub⁃jects(14TSXK04)作者简介:李雅丽(1965 ),女,陕西渭南人,教授,主要从事高分子复合材料的研究㊂Biography :LI Ya⁃li(1965 ),Female,from Weinan,Shaanxi,Professor,Research focus:polymer composite materials and its application.木质纤维表面改性对木塑复合材料力学性能的影响李雅丽,付新,高锦红,刘娟(渭南师范学院化学与生命科学学院,陕西渭南714000)摘 要:目的 改善木质纤维与热塑性塑料的界面相容性,提高木塑复合材料的力学性能㊂方法 采用毛细管上升法测定不同探测液在未改性玉米秸秆粉和硅烷偶联剂改性玉米秸秆粉表面的接触角,通过Owens 法计算玉米秸秆粉改性前后的表面张力及其分量㊂结果 未改性玉米秸秆粉的表面张力为28.88mN /m ,极性分量为22.20mN /m ;而改性玉米秸秆粉的表面张力为35.69mN /m ,极性分量为3.51mN /m ㊂结论 在与热塑性塑料复合时,改性玉米秸秆粉有更好的界面相容性,其制备的木塑复合材料有更好的力学强度㊂关键词:玉米秸秆粉;表面接触角;表面张力;复合材料中图分类号:TQ351 文献标识码:A 文章编号:1001⁃3660(2014)05⁃0033⁃04Effect of Lignocellulose Surface Characteristics on the Mechanical Propertiesof Wood⁃plastic CompositesLI Ya⁃li ,FU Xin ,GAO Jin⁃hong ,LIU Juan(Collage of Chemistry and Life Sciences,Weinan Normal University,Weinan 714000,China)ABSTRACT :Objective To improve the interfacial compatibility of lignocellulose with thermoplastic plastics,and increase the me⁃chanical properties of wood⁃plastic composites.Methods The contact angles of three probe liquids against unmodified and modified corn stover fibers were tested by capillary rise method,and the surface tension and its components of unmodified and modified corn stover fibers were calculated based on the method of Owens⁃wendt⁃Kaelble.Results The results showed that the surface tension of the unmodified corn stover fibers was 28.88mN /m and its polar component was 22.20mN /m,while the surface tension of the modifiedcorn stover fibers was 35.69mN /m and its polar component was 3.51mN /m.Conclusion Modified corn stover fibers had better in⁃terfacial compatibility with thermoplastics,which was also confirmed by the better mechanical properties of wood⁃plastic composites.KEY WORDS :corn stover fibers;surface contact angles;surface tension;composite material 木塑复合材料(WPC)是一种外观似木质,性能又优于木质材料的环保材料,广泛应用在建筑㊁包装运输㊁家具等领域[1 2]㊂木塑复合材料研究急需解决的关键问题是界面相容性问题,研究的热点集中在木质纤维的改性和加工工艺方面[3 6],而对木质纤维的表面特性研究较少㊂笔者通过毛细管上升法,测定未㊃33㊃表 面 技 术 2014年10月改性玉米秸秆粉和硅烷偶联剂改性玉米秸秆粉的接触角[7],依据Washburn 方程,结合Owens 法计算玉米秸秆粉在改性前后的表面张力,进而研究玉米秸秆粉的表面特性对木塑复合材料力学性能的影响㊂1 实验原理1.1 接触角的测定 采用透过速度法测定接触角θ㊂由Washburn 方程得[8 9]:h 2=γL Rt cos θ2η(1)式中:h 为探测液渗入毛细管的高度(mm);t 为渗入时间(s);γL 为液体表面张力(mN /m);R 为毛细管的平均有效半径(μm);θ为探测液在玉米秸秆粉表面的接触角(°);η为探测液的黏度(mN㊃s /m 2)㊂令:K =γL R cos θ2η(2)则:h 2=Kt(3)可见,h 2对t 作图所得直线的斜率为K ㊂测定液体渗入玉米秸秆粉填充的毛细管高度h 与所需时间t ,作图并求得直线斜率K ,代入(4)式即可确定不同探测液体在该玉米秸秆粉表面的接触角θ㊂cos θ=2KηγL R(4)1.2 毛细管平均有效半径R 的测定当粉末体系一定时,在装填质量㊁高度㊁速度等一定的条件下,毛细管的平均有效半径R 为常数㊂选择接触角为0°的探测液(实验中选甲醇)进行实验,根据(4)式可求得R ㊂1.3 固体表面张力及其非极性分量和极性分量的测定 依据Owens 观点,固体总表面张力为固体表面张力非极性分量和极性分量之和,即γS =γd S +γpS ㊂根据Young 方程,固体表面张力与液体接触角θ的关系为[10 11]:γL (1+cos θ)=2(γd S ×γd L )12+2(γp S ×γp L )12(5)式中:γL 是液体的表面张力(mN /m);γdS,γp S分别是固体表面张力非极性分量和极性分量(mN /m);γd L ,γpL 分别是液体表面张力的非极性分量和极性分量(mN /m)㊂因此,测定两个已知γd L 和γpL 的探测液体在固体表面的接触角,代入(5)式中,联立方程求解可得固体的γd S 和γp S 以及固体的表面张力γS ㊂2 实验2.1 玉米秸秆粉的表面改性 将40g 硅烷偶联剂KH550(工业品)加入2kg 水中,高速搅拌均匀后,均匀喷洒在1kg 玉米秸秆粉(40~60目过筛)上,再放入105℃烘箱中烘烤24h,使其中水的质量分数低于3%,密封,备用㊂2.2 接触角的测定向自制标尺玻璃管(截取2mL 玻璃移液管中间部分约10cm 长,玻璃管两端打磨光滑,并标明每一刻度线对应的长度)中加入准确称量的玉米秸秆粉,轻敲管壁使其装填紧密㊂固定已装填好玉米秸秆粉的玻璃管,将其下端在选定的探测液面上放置2h,达到吸附平衡㊂再调节玻璃管浸入探测液的高度为3mm㊂当探测液液面升至基础刻度线的位置时开始计时,记录液面在不同时间(t )上升的高度h ㊂2.3 木塑复合材料力学性能测试按质量比70∶30的比例,将未改性的玉米秸秆粉和改性玉米秸秆粉分别与高密度聚乙烯(HDPE,工业品)混合均匀,造粒,然后加入到SHJ⁃72B 双螺杆挤出机中挤出成形㊂按照国家标准GB /T 1040 1992测定木塑复合材料的抗张强度;按照国家标准GB /T 9341 2000测定木塑复合材料的弯曲强度㊂3 结果与讨论3.1 探测液的表面张力测定 实验中选择了三种探测液:蒸馏水㊁甲醇及甲酰胺(后两者为分析纯)㊂表1中列出了三种探测液在20℃的γL ,γd L 和γp L[12]㊂在实验温度下,采用乌贝路德黏度计测定液体的黏度,结果见表1㊂由表1可见,甲醇的表面张力相对很低,可在玉米秸秆粉的表面铺展㊂实验中选其作为标准液,计算填充玉米秸秆粉的毛细管平均有效半径R ㊂㊃43㊃第43卷 第5期 李雅丽等:木质纤维表面改性对木塑复合材料力学性能的影响表1 探测液的表面自由能及黏度Tab.1The surface free energies and viscosities of probeliquids探测液γL /(mN ㊃m -1)γd L /(mN ㊃m -1)γp L /(mN ㊃m -1)η/(mN ㊃s ㊃m -2)蒸馏水72.8021.8051.00 1.175甲醇22.5022.5000.619甲酰胺57.9034.4023.504.6413.2 不同探测液对玉米秸秆粉的表面接触角测定不同探测液在毛细管中的上升高度h 和上升时间t ,作h 2⁃t 图,其直线斜率即为探测液K 值㊂甲醇㊁蒸馏水㊁甲酰胺对未改性玉米秸秆粉和改性玉米秸秆粉的h 2⁃t 曲线见图1和图2㊂由甲醇对玉米秸秆粉的h 2⁃t 曲线可得其K 值,将此K 值代入(4)式,即可求出毛细管的有效半径R ㊂由水及甲酰胺对玉米秸秆粉的h 2⁃t 曲线可得到K′值,将K′值和有效半径R 代入(4)式,即可求得不同探测液在玉米秸秆粉表面的接触角θ及cos θ值㊂以甲醇为标准液,分别以蒸馏水和甲酰胺为探测液,获得未改性玉米秸秆粉和改性玉米秸秆粉的K 值及cos θ值,列于表2㊂图1 三种探测液对未改性玉米秸秆粉的h 2⁃t 曲线Fig.1The h 2⁃t curves of three probe liquids against unmodified corn stoverfibers图2 三种探测液对改性玉米秸秆粉的h 2⁃t 曲线Fig.2The h 2⁃t curves of three probe liquids against modified corn stover fibers表2 探测液对玉米秸秆粉的K 值及cos 兹值Tab.2The K values and cosine of contact angles ofprobe liquids against corn stover fibers探测液未改性玉米秸秆粉K cos θ改性玉米秸秆粉K cos θ甲醇 3.5722 1.0000 4.9881 1.0000蒸馏水 1.55830.25590.80750.0950甲酰胺0.38310.31250.79250.46283.3 玉米秸秆粉表面张力及其分量的求取将蒸馏水及甲酰胺的cos θ,γd L 和γpL 值分别代入(5)式,解方程组可求出未改性和改性玉米秸秆粉的表面张力及其分量,结果列于表3㊂根据临界表面自由能理论的观点,固体表面与一种流体表面接触形成新界面时,相融的条件是流体的表面张力等于或低于固体的表面张力,而且差值越大,流体越容易对固体的表面润湿,并形成良好的界面融合㊂HDPE 在复合㊃53㊃表 面 技 术 2014年10月材料加工温度下呈液态,其表面张力为31.2mN/m,低于改性后的玉米秸秆粉,因此液态HDPE能铺展在改性玉米秸秆粉的表面并稳定融合㊂表3 玉米秸秆粉改性前后的表面张力Tab.3The surface tension and its components of un⁃modified and modified corn stover fibers单位:mN/m 玉米秸秆粉γSγd Sγp S 未改性28.88 6.6822.20改性35.6932.18 3.51 3.4 木塑复合材料的力学强度图3是未改性和改性的玉米秸秆粉制备的木塑复合材料的力学强度对比㊂从图3可以看出,采用改性玉米秸秆粉制备的木塑复合材料的抗张强度和弯曲强度均大幅增加㊂这是因为HDPE与改性玉米秸秆粉具有良好的界面相容性,增加了木塑复合材料的界面结合强度,从而相应地增加了复合材料的力学强度[13]㊂图3 木塑复合材料的抗张强度和弯曲强度Fig.3The tensile strength and flexural strength of wood⁃plastic composites4 结论1)采用毛细管上升法,结合Washburn方程和Owens⁃wendt⁃Kaelble法,测得硅烷偶联剂KH550改性的玉米秸秆粉表面张力为35.69mN/m,高于未改性玉米秸秆粉的值(28.88mN/m),其极性分量从改性前的22.20mN/m降低到3.51mN/m㊂2)处于加工温度下的液态高密度聚乙烯表面张力为31.2mN/m,低于改性玉米秸秆粉的值(35.69 mN/m),表明其易在改性玉米秸秆粉表面铺展㊂在与热塑性塑料复合时,改性玉米秸杆粉有更好的界面相容性㊂3)用硅烷偶联剂改性后,改性玉米秸秆粉木塑复合材料有更好的力学强度㊂参考文献[1] HFIATOV V N,VASILEVA S T,LACH M,et a1.Deforma⁃tion Mechanisms and 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产业科技创新 Industrial Technology Innovation42Vol.2 No.4产业科技创新 2020，2（4）：42~43Industrial Technology Innovation 三种木质纤维/PVC基木塑复合材料性能比较段国燕1，何春霞2，王 敏1，杨星星1（1东南大学成贤学院 机械与电气工程学院，江苏 南京 210088；2南京农业大学工学院，江苏 南京 210031）摘要：为比较桉木、竹粉和稻壳/PVC复合材料性能，选用桉木、竹粉和稻壳三种木质纤维与PVC制备木塑复合材料，试验和分析他们的拉伸强度、硬度及摩擦磨损性能，结果表明：桉木/PVC复合材料拉伸强度较竹粉/PVC复合材料拉伸强度高出58.89%，较稻壳/PVC复合材料拉伸强度高出77.08%，桉木/PVC复合材料硬度的硬度最高，为65.57HRR，桉木/PVC复合材料摩擦学性能最优。
三种木质纤维/PVC复合材料中，桉木/PVC复合材料具有较好的拉伸性能、耐磨损性及耐热性。
关键词：木质纤维；木塑复合材料；摩擦磨损；力学性能中图分类号：TS653.6 文献标识码：A 文章编号：2096-6164（2020）04-0042-02木塑复合材料符合资源节约型、环境友好型要求，以其高性价比及高适用性广泛应用于各类产品中，代替了实木、塑料等材料的使用，能更好的保护环境、节约资源，木塑复合材料广泛用于栈道、座椅及护栏等，这就要求其具有良好的力学性能和耐磨损性能。
赵娟等人研究表明木质纤维的种类对木塑复合材料力学性能有一定程度影响。
钟鑫等人在研究中提出植物纤维种类影响木塑复合材料性能，以及采取各种物理、化学方法,以及复合材料的成型方法可提高界面相容能力。
赵义平等人研究表明植物纤维的中了及预处理方式提高木塑复合材料界面相容能力。
杨培权研究发现，两摩擦物之间有硬质颗粒或摩擦物表面有硬凸起物造成摩擦过程中材料表面脱落的现象。
为了研究木质纤维对PVC基木塑复合材料摩擦磨损性能的影响，选取桉木、竹粉及稻壳与PVC以1∶1混合并添加钙锌稳定剂、PE蜡、马来接枝聚乙烯，制备试样，对其进行各项性能分析。
木质纤维/PVC复合材料物理力学性能研究的开题报告
一、研究背景和意义
随着人们对环保材料的需求增加，木塑复合材料成为一种备受关注的新型环保材料，受到了广泛的应用和研究。
木质纤维/PVC复合材料作为一种将木质纤维和PVC有机材料结合的新型复合材料，具有优异的性能，如良好的耐候性、抗老化性、耐酸碱腐蚀性等。
基于其优异的性能，本研究将从物理力学性能出发，探究木质纤维/PVC复合材料在抗拉、抗弯、剪切等方面的力学性能，为该材料的应用和开发提供参考。
二、研究内容和方法
本研究旨在探究木质纤维/PVC复合材料的力学性能。
具体研究内容如下：
1.实验样品制备：准备木质纤维和PVC有机材料，采用热挤压法将木质纤维和PVC有机材料混合制备成木质纤维/PVC复合材料实验样品。
2.测量样品物理力学性能：对制备的木质纤维/PVC复合材料实验样品进行抗拉、抗弯、剪切等力学性能测试，获取其在不同加载条件下的物理力学性能。
3.分析实验结果：分析实验结果，探究木质纤维/PVC复合材料的物理力学性能特点及其影响因素。
本研究采用材料力学实验与分析的方法，通过实验和数据分析的方式，探究木质纤维/PVC复合材料的物理力学性能特点及其影响因素。
三、预期成果和意义
本研究将为木质纤维/PVC复合材料的应用和开发提供重要的参考。
研究结果可用于指导该材料的生产和加工工艺，优化复合材料的性能，并提高其市场竞争力。
该研究将对推动新型环保材料的发展和应用具有积极的意义。
第35卷第5期西南林业大学学报Vol．35No．52015年10月JOUＲNAL OF SOUTHWEST FOＲESTＲY UNIVEＲSITY Oct．2015收稿日期：2015－01－05基金项目：云南省应用基础研究青年项目（201501YC00048）资助；云南省教育厅科学研究基金项目（2015Y292）资助。
第1作者：徐开蒙（1986—），男，博士，实验师。
研究方向：木塑复合材料。
Email ：xukm007@ 。
doi ：10．11929/j．issn．2095－1914．2015．05．016不同木质纤维原料对PVC 木塑复合材料力学性能的影响徐开蒙1陈太安1吴章康1黄素涌1李凯夫2（1.西南林业大学材料工程学院，云南昆明650224；2.华南农业大学木质复合材料中心，广东广州510642）摘要：选取6种不同木质纤维制备PVC 木塑复合材料，分析木质纤维的基本形态参数及表面接触角，对比研究不同木质纤维制备木塑复合材料的综合力学性能。
结果表明：木质纤维长度、长径比及接触角值均较高的材种较适合制备木塑复合材料；在6种不同木质纤维中，纤维长度、长径比和接触角分别为2.66mm 、65.35和90.32ʎ的杉木制备的木塑复合材料综合力学性能最佳，弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度和抗冲击强度分别可达45.63、3247、29.14MPa 和6.41kJ /m 2。
关键词：木塑复合材料；木质纤维；接触角；形态参数；力学性能中图分类号：S784文献标志码：A文章编号：2095－1914（2015）05－0088－04Effect of Six Wood Species on the Mechanical Properties of PVC-Based Wood Plastic CompositesXu Kaimeng 1，Chen Taian 1，Wu Zhangkang 1，Huang Suyong 1，Li Kaifu 2（1．College of Material Engineering ，Southwest Forestry University ，Kunming Yunnan 650224，China ；2．Center of Wood-Based Composites ，South China Agricultural University ，Guangzhou Guangdong 510642，China ）Abstract ：The PVC-based wood plastic composites （WPC ）were prepared by six different wood fibers．The basic shape parameter and surface contact angle of each wood fiber were estimated ，and tested the comprehensive mechanical properties for different WPC including flexural strength ，flexural modulus ，tensile strength and impact strength．The results showed that the mechanical properties of WPC were better when the values of length ，length －diameter ratio and contact angle of wood fiber were higher．The best mechanical strengths were found on the WPC made by Cunninghamia lanceolata ，its values of flexural strength ，flexural modulus ，tensile strength and impact strength were 45．63MPa ，3247MPa ，29.14MPa and 6.41kJ /m 2．Key words ：wood plastic composites ；wood fiber ；contact angle ；basic shape parameter ；mechanical properties随着森林资源的日益紧缺及科技和经济的飞速发展，当前人类已从传统材料的直接选用加工时代逐渐过渡到高新技术复合材料开拓创新的时代，在此背景下，综合性能突出、经济效益显著、符合我国资源节约综合高效利用和发展循环经济要求的木塑复合材料得到了快速的推广及应用［1－2］，同时木塑复合材料的零甲醛排放、优良的装饰性、尺寸稳定性和耐生物侵蚀性相比人造板有巨大优势，且其较实木相对低廉的成本则更易被大众所接受［3－4］。
目前，我国的木塑复合材料生产企业已超过300家，年产值超过50亿元［5］。
木塑复合材料发展至今，大部分企业从业者及其相关研究人员总是把木塑复合材料中的“木”质部分认为是一种普通的“填料”，将关注的焦点放在热塑性高分子树脂改性等难题的攻克上面，而忽视了不同木质纤维原料会对相同复合体系的综合性能产生较大影响［6］。
因此，本试验选用尾巨桉（Eucalyptus grandisˑE.urophylla）、枫香（Liquidambar formosana）、白千层（Melaleuca leucadendra）等阔叶树种，马尾松（Pinus massoniana）、杉木（Cunninghamia lanceolata）等针叶树种和蓖麻秆（Ｒicinus communis）农作物废弃物共6种不同的木质纤维原料，采用Schultze离析法和动态接触角测试仪分析木质纤维的基本形态参数及其表面接触角，并通过同向平行双螺杆造粒和锥形双螺杆挤出两步法成型法制备木塑复合材料，对比研究不同种类木质纤维制备的PVC木塑复合材料的综合力学性能（弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度和抗冲击强度），旨在探索木塑复合材料中“木”质部分对其结合性能、力学性能的综合影响，为科学合理地指导PVC木塑复合材料的生产提供参考依据。
1材料与设备1.1试验材料木质纤维原料：马尾松（7 8年生，径级14 19cm）、杉木（7 8年生，径级11 15cm）、尾巨桉（5.5年生，径级16 20cm）均由广东威华木业有限公司提供；枫香（15 20年生，径级25 30cm）由贵州金鸟木业有限公司提供；白千层（11年生，径级20 25cm）由广东柏高股份有限公司提供；蓖麻秆（径级4 6cm）由华南农业大学农学院提供。
热塑性树脂原料：聚氯乙烯（PVC）树脂（型号SG－5），购自天津大沽化工股份有限公司。
助剂及添加剂：复配稳定剂、润滑剂、复合加工助剂，均由广州名山新材料有限公司提供。
1.2试验设备BX484长材刨片机，信阳木工机械股份公司；XFB－400型手提式中药粉碎机，湖南中诚制药机械厂；SHＲ－10A型高速混合机，张家港格兰机械有限公司；SHJ－20型同向双螺杆挤出机，南京杰恩特机电有限公司；LSE－35型锥形双螺杆挤出机，顺德联塑机械制造公司；DFC－295型显微镜，德国莱卡公司；CMT5504型万能力学试验机，深圳三思纵横科技股份有限公司；OCA15型动态接触角测试仪，德国DATAPHYSICS公司。
2试验方法2.1木质纤维基本形态参数测试首先将木质试样劈成火柴杆大小放入试管中加热煮沸，至试样全部下沉，排除其内部空气；然后采用Schultze法（硝酸和氯酸钾）对试样进行离析、制片；最后采用光学显微镜进行观察和测量。
木质纤维的长度、宽度及长径比数据为随机选取20根木质纤维的平均值，并采用Duncan新复极差法进行方差分析，取95%的置信区间。
2.2木质纤维动态接触角测试采用OCA15型动态接触角测试仪，基于Wash-burn方程对不同木质纤维的表面接触角进行测定［7］，每个材种重复3次，并采用Duncan新复极差法进行方差分析，取95%的置信区间。
试验前设备先用正己烷进行校正。
2.3木塑复合材料的制备方法用推台锯将杉木原木去皮，放入单鼓轮长材刨片机中进行刨切处理，并通过手提式粉碎机将木片进一步粉碎，然后进行过筛和震动分选，选取80 100目的木粉，之后将其干燥至含水率低于3%，密封待用。
按表1比例在高速混合机中放入木质纤维、PVC及各种加工助剂，将混合物料用同向双螺杆挤出机和锥形双螺杆挤出机两步成型法进行加工制备，各挤出参数与课题组前期研究一致［8］。
表1木塑复合材料各组分比例Tab.1The proportion of main componentof wood plastic composites名称PVC树脂复配稳定剂润滑剂复合加工助剂木粉配比10040.851002.4力学性能评价分别参考GB/T9341—2000《塑料弯曲性能试验方法》、GB/T1040—1992《塑料拉伸性能试验方法》和GB/T1843—2008《塑料悬臂梁冲击强度的测定》对木塑复合材料试样的弯曲、拉伸和抗冲击性能进行测试。
3结果与分析3.1木质纤维基本形态参数分析不同材种木质纤维基本特性见表2。
从表2中数据和方差分析可知，不同材种所对应的木质纤维特性差异显著。
其中马尾松的平均木质纤维长度、纤维直径和长径比值均为最大，分别为3.79、0.0464mm和81.738；而蓖麻秆所对应的各项基本形态参数值均为最低，分别为0.80、0.0240mm和33.333；其余材种的木质纤维基本形态参数也各有差异，这些差异的存在都将影响木质纤维在木塑复合材料中所起到的作用。
98第5期徐开蒙等：不同木质纤维原料对PVC木塑复合材料力学性能的影响表2不同材种木质纤维基本特性Tab.2Density and fiber basic parametersfor different wood species材种平均纤维长度/mm平均纤维直径/mm平均长径比杉木 2.66b0.0407b65.350c枫香 1.57c0.0223d70.224b白千层0.90d0.0256c34.959d尾巨桉0.99d0.0156e63.380c马尾松 3.79a0.0464a81.738a蓖麻秆0.80e0.0240c33.333d 注：不同小写字母表示0.05水平差异显著。
3.2动态接触角分析不同材种的动态接触角测量结果见表3。
表3不同材种的动态接触角测量参数和结果Tab.3Ｒesults of dynamic contact anglefor different wood species材种校正液C值测试液体接触角/（ʎ）杉木正己烷0.0000102蒸馏水90.32a白千层正己烷0.0000026蒸馏水89.11b枫香正己烷0.0000090蒸馏水79.81c尾巨桉正己烷0.0000013蒸馏水88.79b马尾松正己烷0.0001402蒸馏水89.54b蓖麻秆正己烷0.0000177蒸馏水65.43d从表3中可知，不同材种的木质纤维表面的接触角不同。
