木质复合材料的发展与展望
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木质复合材料的研究及其在建筑设计中的应用第一章简介复合材料是由两种或两种以上的不同物质组成的新材料,具有优异的性能和应用前景,在建筑、航空、汽车、船舶等领域受到广泛应用。
本文将重点介绍木质复合材料的研究及其在建筑设计中的应用。
第二章木质复合材料的定义及特点木质复合材料是以木材为基材,经过化学改性处理后与合适的树脂或其他聚合物混合,通过加热、压力处理而制成的一种新型木质材料。
与传统的木材相比,木质复合材料具有以下特点:1.优异的力学性能。
木质复合材料的抗拉强度、抗弯强度、抗压强度等力学性能都要优于传统的木材。
2.良好的耐候性和耐腐蚀性。
木质复合材料经过化学处理后,具有防水、防腐、防霉的性能,能够很好地避免生物侵蚀和氧化腐蚀,延长使用寿命。
3.资源节约。
木质复合材料可以利用废旧木材和木材加工产生的废料经过再利用,达到资源节约的目的。
4.设计灵活性。
木质复合材料可以通过加工、喷涂等方式进行加工,形状、颜色、纹理等可以按需求进行定制。
第三章木质复合材料在建筑设计中的应用由于木质复合材料具有优异的性能和设计灵活性,因此在建筑设计中得到了广泛的应用。
具体包括以下几个方面:1.外墙装饰。
木质复合材料可以制作成板材、薄板、花格等形式,可以按照设计师的要求进行各种颜色、纹理的定制,使建筑外墙呈现出美观、富有立体感的效果。
2.室内装饰。
木质复合材料可以制作成门、窗、地板、天花、装饰条等室内装饰材料,优异的力学性能和防水、防腐的特性,使其具有稳定性和耐用性。
3.桥梁建设。
木质复合材料可以制作成桥墩、梁、板等构件,具有较高的承载能力和稳定性,可广泛应用于桥梁建设领域。
4.楼梯制作。
木质复合材料可以制作成楼梯,可以根据不同的使用需求进行定制,具有美观、防滑、耐用等特点。
5.可持续建筑。
木质复合材料具有环保、资源节约的特点,可以达到可持续建筑的目标,是未来建筑发展的重要方向之一。
第四章木质复合材料的未来展望随着科技的不断发展和人们环保意识的提高,木质复合材料必将得到更为广泛的应用。
我国实木复合地板行业发展趋势分析实木复合地板是由不同树种的板材交叉层压而成,肯定程度上克服了实木地板湿胀干缩的缺点,干缩湿胀率小,具有较好的尺寸稳定性,并保留了实木地板的自然木纹和舒适的脚感。
实木复合地板兼具强化地板的稳定性与实木地板的美观性,而且具有环保优势。
据宇博智业市场讨论中心了解,目前,我国生产的木地主要分为实木地板、强化木地板、实木复合地板、竹材地板和软木地板五大类。
首先实木复合地板不是市场上误导消费者说的所谓‘复合地板’。
该‘复合地板’为强化复合地板。
比如还有一些(生活家)多层实木复合地板,三层实木复合地板等等都是其中的一类,所以我们必需要明白这点。
实木复合地板是从实木地板家族中衍生出来的木地板种类,所以其实是一种新的实木地板。
以其自然木质感、简单安装维护、防腐防潮、抗菌且适用于电热等优点已经成为欧美国家主要流行地板种类并在渐渐被我国老百姓所接受。
实木复合地板分为多层实木地板和三层实木地板。
三层实木复合地板是由三层实木结构交叉层压而成,其表实木复合地板层多为珍贵优质长年生阔叶硬木,材种多用柞木、桦木、水曲柳、绿柄桑、缅茄木、菠萝格、柚木等。
但由于柞木其无比的纹理特点和性价比成为最受欢迎树种。
芯层由一般软杂规格木板条组成,树种多用松木、杨木等;底层为旋切单板,树种多用杨木、桦木和松木。
三层结构板材用胶层压而成,多层实木复合地板是以多层胶合板为基制,以规格硬术薄片镶拼板或单板为面板,层压而成。
实木复合地板表层为优质宝贵木材,不但保留了实木地板木纹美丽、自然的特性,而且大大节省了优质宝贵木材的资源。
表面大多涂五遍以上的优质uV涂料,不仅有较抱负的硬度、耐磨性、抗刮性,而且阻燃、光滑,便于清洗。
芯层大多采纳可以轮番砍伐的速生材料,也可用廉价的小径材料,各种硬、软杂材等来源较广的材料,而且不必考虑避开木材的各种缺陷,出材率高,成本则大为降低。
其弹性、保温性等也完全不亚于实木地板。
正由于它具有实木地板的各种优点,摒弃了强化复合地板的不足,又节省了大量自然资源,在欧美国家已经成为家装的主流地板,今后我国高档地板的进展趋势必定是实木复合地板。
木塑复合材料的应用现状及发展前景【摘要】在全国每年造纸行业产生大量的副产品木质素。
现在利用木质素磺酸盐与塑料为原料开发新型人造木材,为综合开发利用造纸企业的废弃物——废液木质素和废弃塑料资源开拓一条新的途径。
我国对木塑复合材料技术也进行了多年的研究,并取得了一些阶段性的成果。
目前,在欧美等国各类木塑制品已得到较为广泛的应用,形成了比较规范的产业和市场。
现在木质复合材料技术不仅是木材工业的研究热点,而且极大地推动着木材工业的发展,是木材工业的发展方向。
【关键词】木质素塑料复合材料木材工业1 研究木塑复合材料的意义我国是一个木材资源贫乏的国家同时又是造纸大国,在全国每年造纸工业的各种制浆过程中,产生了数千万吨的副产品——木质素,具有极为丰富的资源。
但时至今日,我国对木质素的应用仍然很少,约有95%的被用来燃烧产生热能,只有很少的一部分被用来做成材料应用。
因此如何开发利用废液中的木质素,提高其回收利用价值是非常必要的,对改善环境有着积极的意义。
环保新材料木质素塑料复合材料是以热塑性塑料与造纸副产品——木质素磺酸盐为原料,开发出的可替代木材、普通人造板的木塑复合材料。
由于木塑产品100%由可再生资源组成,在使用期后处理时,可以像处理木头一样,无后顾之忧,可任其腐烂或燃烧。
因此该复合材料一方面提高废物利用,另一方面是木材和塑料的替代品,可缓解木材供需矛盾,减少石油消耗,充分体现了资源循环利用的目的与意义。
同时该材料也有许多优点超过人工合成的热塑材料,尤其在精致饰面基底的模塑上[1]。
2 木塑复合材料的研究现状2.1 国内木塑复合材料的研究现状我国对木塑复合材料技术也进行了多年的研究,并取得了一些阶段性的成果,但在如何保证拉伸、弯曲和冲击强度等物理机械性能与硬木相当的前提下,尽量降低生产成本,提高生产效率,以满足大规模工业生产的需要,一直是摆在科研人员面前的课题。
木粉的种类和木粉的填充量会很大程度的影响木塑复合材料的性能,为了得到最好的木粉填充比,北京工商大学的王澜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[2]。
复合材料技术的研究现状与发展趋势复合材料技术在过去几十年中有了较大的发展,创造了大量的应用场景,也极大地推动了相关行业的进步。
本文将从研究现状以及未来的发展趋势两个方面来探讨复合材料技术的发展。
一、研究现状1.复合材料的定义复合材料是指将两种或两种以上不同材料结合在一起所形成的材料,通过对其进行复合,可以有效提高其力学性能和其他性能指标。
2.制造复合材料的方法目前制造复合材料的方法有很多种,其中最常见的方法是:手工铺层法、机器成型、自动复合机材法、自动纺织机法等。
每种方法都有其特点和适用范围。
3.复合材料的应用复合材料的应用领域非常广泛,如航空航天、汽车、船舶、建筑、电子等领域。
例如,碳纤维复合材料被广泛应用于航空领域中,可以制作轻量化的飞行器部件,如机翼、尾翼、机身等。
4.复合材料的优缺点复合材料具有较高的强度、刚度和韧性,同时还具有重量轻、易成型、良好的耐腐蚀性等优点,因此得到了广泛的应用。
但是,相对于传统材料来说,复合材料的成本较高,并且其开发和制造过程中还存在一些技术难点。
二、发展趋势1.材料的多样化和复合材料的集成在未来的发展趋势中,复合材料材料的多样化和复合材料的集成将是其中的关键点。
由于不同的材料具有不同的特性,因此它们可以用于不同的应用领域。
例如,钛合金和钢可以用于制造大型飞行器,而纤维素和树脂可以用于制造家具和纸质制品。
2.制造过程的自动化和数字化制造过程的自动化和数字化也是未来发展的重要方向。
通过在制造过程中引入自动化和数字化技术,如3D打印技术,可以提高制造效率和质量,同时降低成本。
3.绿色复合材料的开发随着环保意识的不断提高,绿色复合材料的开发也将成为一个重要的方向。
目前已有一些绿色复合材料得到了广泛应用,如生物基复合材料和可降解的聚酯复合材料等。
这些材料既具有较高的性能,又能够快速降解,并对环境产生较小的污染。
4.应用领域的扩大未来,复合材料的应用领域也将不断扩大。
例如,目前一些复合材料已经被用于制造电池、太阳能电池板和医疗器械等领域。
复合材料的环保和可持续发展随着科技的不断发展,人类对于材料的需求越来越高,而传统材料的使用却会对环境造成很大的负面影响,因此,复合材料作为一种新型材料逐渐被广泛应用,并且备受关注。
因为其具有优异的性能和环保的特性,复合材料在可持续发展的大趋势下能够发挥更大的作用。
本文将从复合材料的环保和可持续发展角度阐述其意义以及未来的发展趋势。
复合材料是由两种或更多种材料组成的材料,其中一个材料是增强材料,另一个是基础材料。
这种材料的组合可以产生比单一材料更强的性能,可以用在许多领域,如航空、汽车、船舶、建筑和体育器材等。
由于其比传统材料更轻、更坚固、更耐用和更易加工成形,可以减少产品的重量和耗材。
此外,复合材料还可以在制造过程中降低需耗材、减少环境影响,满足可持续发展的要求。
环保是复合材料的一个重要的特性。
在制造复合材料时,常用的材料是可再生并且易于回收的材料,如木材、纤维、玻璃纤维和碳纤维等。
这些材料都是天然的、无毒的,不会对环境造成污染。
在生产过程中,也往往采用一些环保的技术和工艺,比如使用节能的制造机器、减少废弃物的生成量等。
同时,使用复合材料的产品能够减少运输和燃料的使用,降低相关排放的环境影响。
可持续发展是现代社会高度关注的一个主题,任何材料或产品都必须符合可持续发展的要求。
在制造和使用复合材料时,都可以在很多方面优化,进一步符合可持续发展的要求。
首先,复合材料制品可以使用更多的可再生资源,比如生物材料、木头和玻璃纤维。
其次,可以通过重新使用和回收废弃材料来减低浪费,节约资源。
此外,复合材料的可持续发展还包括延长产品使用寿命,减少对环境的污染和减少对家庭和社区健康的负面影响。
随着社会和技术的发展,复合材料的应用逐渐扩大,也在不断地完善。
未来,复合材料还可以通过研究和开发新型材料来实现更多的环保和可持续发展。
其中,利用生物基材料或高性能材料,开发更具生物分解和可回收的产品,将是一个重要的趋势。
同时,复合材料也要逐渐实现生产的智能化和自动化,以减少运营成本,增强市场竞争力。
木塑复合材料加工技术、研究现状及发展趋势一木塑复合材料加工技术随着科学技术地发展,现代社会对材料地要求更高了,既要求其有较好地物理力学性能,对人类有亲和力,又要环保.木材是一种天然生物质材料,自古以来被人们广泛喜爱和使用.随着我国天然林面积地减少和“天然林保护”政策地实施,木材资源困乏、质量下降、木材价格越来越高、木材加工业地废弃物增多以及世界林产品需求量地增加都使得林产品工业越来越迫切地感到需要寻找木材地替代品.而由于生产和生活水平提高,过去被大量用于烧柴地木制品加工废弃物,如木屑、刨花、边角废料以及大量农作物纤维如秸秆、稻糠、果壳等被严重浪费,并对环境产生极大地破坏性影响据统计,我国每年由于木材加工余下地废弃木粉量达数百万吨,其他天然纤维如稻糠等地产量上千万吨,这些资源如能得到有效开发和利用,价值可观. 在不断研究中人们认识到木材改性技术可以实现新地突破,而填充改性既可以降低产品成本,又可以提高产品地使用性能,甚至赋予木材材料全新地性能,从而使木材行业有了新地生机.与此同时,塑料制品在生产和生活中地应用,随着经济发展越来越广泛,因塑料废品处理不当而造成地白色污染问题已经成为一大环保难题. 有关数字表明,在城市垃圾中,塑料废弃物已占到垃圾总量地25%〜35%.在我国,城市人口每年产生地废旧塑料达240万〜280万吨,已成为环卫部门地严重负担.如果能将废旧塑料制品有效利用起来,将对环保和经济发展产生巨大地推动作用. 这种背景下,将木质纤维与废旧塑料经过特殊处理合成新地材料,即木塑复合材料(Wood—polymer Composites ,简称WPC也就应运而生了.1木塑复合材料地定义木塑复合材料(WPC是以木材为主要原料(形式有锯末、木屑、竹屑、稻壳、麦秸、大豆皮、花生壳、甘蔗渣、棉秸秆等),经过适当地处理使其与各种塑料(用于木塑复合材料地热塑性塑料主要有聚氯乙烯(PVC},聚乙烯PEA,聚丙烯(PPS),聚苯乙烯(PST),聚甲基丙烯酸甲酷(CPM),以及聚乙烯(PE,聚丙烯(PP、聚苯乙烯(PS等)按一定比例混合并添加特制地助剂,如偶联剂、分散剂、增塑剂、润滑剂、热稳定剂、着色剂、阻燃剂、防霉剂等加工助剂,经高温、挤压、成型等工艺制成地一种新型复合材料,是一种高性能、高附加值地绿色环保复合材料,其性能优良、用途广泛、利于环保,有广阔地发展前景,值得大力研发推广.2木塑复合材料地分类木塑复合材地制造方式目前主要有两种:一种是将塑料单体或者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,所得复合材料称为塑合木. 这种复合方式可以提高木材地尺寸稳定性、耐腐性、防蛀性, 以及木材地物理、力学性能. 所浸注地单体一般采用苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯等单体.另一种是将木材以刨花、纤维和木粉地形态作为增强材料或填料添加到热塑性塑料中,并通过加热使木材与熔融状态地热塑性塑料进行复合而得到地复合材料,称为木塑料复合材料(简称WPC).从木塑复合材料地基体与功能体结合方式考虑,可将其分为以下三类:1)实体木材一塑料复合材料;此类材料以基体与功能体之间或功能体在基体内部地化学合成反应为主要特征.2)木纤维(木粉)一塑料复合材料;此类材料以木质纤维材料为基体与高分子量塑料直接复合,其结合方式以两种材料表面(或界面)物理结合为主.此种材料地制造工艺是将木纤维或木粉与塑料充分混合,在混合过程中塑料熔化形成制品. 当木材组分低于50%时,称为木质填料塑料;而木材组分高于60%时,则称为热塑性树脂增强型复合材料. 该种复合材料地某些物理力学指标优于纯木材制品,可再成型为各种模压制品,在包装、家具、房屋建筑及汽车内饰件等领域具有广泛地应用前景.3)木材一塑料合金复合材料.将实体木材或单板用一种聚合物地单体或预燃物浸注,然后再使其在木材中聚合. 一般来说,这种聚合物不能进入木材地细胞壁,而是存在于细胞腔内. 此种聚合材料比原有材料具有更高地强度、刚度、耐磨性及其它一些优良地物理性能. 可制成地板、乐器、运动设备及装饰材料等.木材〜塑料合金复合材料要求木材高分子与塑料地完全融合,具有类似于金属材料以及共混高分子材料所达到地那种状态.该种复合材料首先要对木材地化学组分进行改性,使其能溶于某些溶剂之中或与高分子塑料之间相互均匀分散.3木塑复合材料地特点1)木塑复合材料地优点①社会经济性好,可持续发展,特别适于我国天然林保护”地国策;②耐用、寿命长,类似木质外观,比塑料硬度高;③具有优良地物性,比木材稳定性好,不会产生裂缝、翘曲、无木材竹疤、斜纹,加入着色剂、覆膜或复合表层可制成色彩绚丽地各种制品;④具有热塑性塑料地加工性,容易成型,用一般塑料加功设备或稍加改造后便可进行成型加工.加工设备新投入资金少,便于推广应用;⑤有类似木材地二次加工性,可切割,粘接,用钉子或螺栓连接固定;⑥利于装潢、装饰,可涂漆美化,产品规格形状可根据用户要求调整,灵活性大;⑦不怕虫蛀、耐老化、耐腐蚀、吸水性小、不会吸湿变形;⑧能重复使用和回收再利用,可以生物降解,保护环境;⑨利于环境保护,可用废弃木材、农作物纤维和废弃塑料作材料;⑩资源丰富,费用低廉,成本低.2)木塑复合材料地缺点尽管广大地科研和工程人员做了不懈努力,但木塑复合材料在各种使用场合中仍存在着一些不足,主要表现为:1)密度高,通常为木材地2~4倍;2)产品地安装费用相对较高(由于复合材料地密度较大,在组装时需要使用射钉枪或自攻螺钉);3)耐热性和耐紫外线能力较差;4)制品地硬度和载荷能力较木材差.3)国产塑木复合材料质量上存在地主要问题a制品抗冲击性能差,脆性大,易损坏断裂.其原因:废旧塑料及木粉(天纤)质量不合格,选择不当,配方及工艺条件不合理,原料含水量高,加工时产生气泡,水解或热分解,使树脂分子量降低所致.b、制品结构不密实,有气孔,蜂窝,剥离或分层.其原因:原料混合不均匀,混炼效果不好,没有应用塑料改性技术,使两种极性不同地物质(塑料/天纤)不相容,不能牢固粘结地结果.c、制品表面不平整,有斑孔,翘曲,变形. 其原因:螺杆、料筒有伤痕缺陷,引起物料滞留或碳化,原料不符合规格要求,含有杂质,没有选用流动性适宜,收缩率和各向异性小地基体树脂,对定型模冷却控制不好.由于木塑复合材料具有比单纯地木材和塑料无法比拟地诸多优点,已受到国内外地广泛关注. 该材料是绿色环保材料,可以回收利用低成本地废弃木材和塑料,用此技术生产出来地木塑复合材料可取代木材使用,有力地缓解我国因森林资源贫乏而木材供应紧缺地矛盾.木塑复合材料生产技术既符合国家经济形势发展地需要,也衬合国家地产业政策,而且产品使用范围广.因此,可以相信木塑复合材料是一种极具发展前途地材料,也是一项有生命力、有市场开发前景地创新技术,具有广阔地市场前景和良好地经济效益和社会效益.4木塑复合材料地应用木塑复合材料地应用领域木塑材料应用于包装行业主要是托盘、包装箱、集装器具等.因而在国内有很大地市场需求.木塑材料具有耐潮、防虫蛀等特点,适用于仓储行业使用地货架铺板、枕木、铺梁、地板等.木塑材料制成地凉亭、座椅、花盆、垃圾桶等具有防水、防潮、防腐地特点,而且寿命长、价格低;用木塑复合材料制作房屋、室外地板阳光房码头、护栏等产品已在国外开始起步.近几年来,由于木塑复合材料地木质材料组成部分正在向各种其它植物纤维材料发展,因此,从更广泛意义上讲,木塑复合材料实质上已成为以各种植物纤维材料为基体,与各种不同塑料形成地一类新型复合材料.它地出现有利于缓解目前木材资源紧缺和废弃物回收利用困难地问题,提高产品地附加值,可以广泛应用于汽车工业、建筑行业、室内装饰、家电和运输等行业方面.研究木塑复合材料是木材工业史上地革命性发展,是现代材料工业发展地主要方向之一.概括地说,在国内,木塑复合材料地应用领域包括:包装、运输类:托盘、军品和民品包装箱、玻璃包装箱、周转箱,插车货板、仓储垫板、铁路枕木等。
木质复合材料的发展与展望在人类进入知识经济信息时代的今天, 材料、能源和信息并列为现代科学技术的3大支柱, 其作用和意义是不言而喻。
新材料是高新技术的基础和先导, 其本身也能形成很大的高技术产业。
木材作为世界4 大材料(还包括水泥、塑料、钢铁) 之一, 是极其复杂的生物复合材料, 具有与其它材料不同的固有特性: 生物学特性、多孔特性、异向及变异性、耐久性、再生性和可改造性当然也存在一些缺点, 可通过木材改性得到改善,虽然木材对国民经济建设和国防建设中曾起着举足轻重的作用, 但是单一的,木材制品或木质材料(包括各种人造板) 已经不能满足人类社会发展的需要, 同时科技的迅速发展, 对木材科学界也提出更高的要求。
将复合材料发展的新科技导入木材科学与技术研究领域, 诸如: 纳米科技、生态环境科学等在木材科学中的交叉应用, 对木质复合材料的发展趋势进行展望, 以求得为实现木材工业的可持续发展创造有利的条件,因此, 发展木材与其它材料的复合, 大力开发木质复合材料, 赋予其更多的功能, 拓宽其广阔的使用空间, 对实现木材工业可持续发展具有十分重要的意义。
复合材料简介根据国际标准化组织( ISO ) 为复合材料(Compo site materials) 的定义, 是2 种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。
复合材料的组分材料虽然保持相对独立性, 但复合材料的性能却不是组分材料性能的简单加和, 而是有着重要的改进,在复合材料中, 通常有一相为连续相, 称为基体; 另一相为分散相, 称为增强材料,分散相以独立的形态分布在整个连续相中的, 两相之间存在着相界面分散相可以是增强材料纤维, 也可以是颗粒或弥散的填料,复合材料的出现和发展, 是现代科学不断进步的结果, 也是材料设计方面的一个突破纵观复合材料的发展过程, 早期发展出现的复合材料, 由于性能相对比较低, 生产量大, 使用面广, 可称之为常用复合材料后来随着高科技发展的需要,在此又发展了性能高的先进复合材料,复合材料按用途可分为结构复合材料和功能复合材料,结构复合材料主要用作承力和次承力结构, 要求它质量轻、强度和刚度高, 且能耐一定温度, 在某种情况下还要求有膨胀系数小、绝热性能好或耐介质腐蚀等其他性能,功能复合材料是除力学性能以外还提供其他物理性能并包括部分化学和生物功能的复合材料, 如导电、超导、半导、磁性、压电、阻尼、吸声、摩擦、吸波、屏蔽、阻燃、隔热等功能,功能复合材料主要是由功能体一种或多种和基体组成在单一功能体的复合材料中, 功能性质由功能体提供; 基体既起到粘接和赋形的作用, 也会对复合材料整体的物理性能有影响多功能体的复合材料具有多种功能, 还有可能因复合效应而出现新的功能在进行木质复合材料的研究和生产中, 协调好木材(或是木纤维) 与其它材料之间的关系, 充分发挥各组分的优势, 真正使得木质复合材料在经济建设中占有不可忽视的地位。
木质复合材料的发展概述木质复合材料(Wood2based compo sites) 是以木材(其各种形态, 包括纤维、单板和刨花等) 为基体材料再加上其他的增强材料或功能材料复合而成是具有承受一定载荷的或具有某些特定性能的复合材料,由此可见, 木质复合材料是以木质材料为主, 复合其它材料而构成具有微观结构和特殊性能的新材料, 它克服了木质材料许多缺点, 因而成为当今木质材料发展的重点与学科研究的热点回顾木质材料发展的历史, 从最早的“老三板”(胶合板、刨花板、硬质纤维板) , 随后发展了“新三板”(中密度纤维板MDF、定向刨花板O SB、华夫板) , 以及LVL (L am inated veneer lumber)、PSL (Parallelst rand lumber)、L SL (L am inated st rand lumber)、木陶瓷(Woodceram ics, 是木材、木质材料或制成的复合材料在无氧状态下, 经高温慢速炭化处理得到的炭化物, 它具有炭固有的质轻、吸附性强又具有陶瓷般的高硬度、高耐热性、高耐蚀性等) 等, 在一定意义上说这些都是属于常用复合材料的范畴, 而并不能赋予板材更多的功能当然, 近年来大量开发了农作物秸秆人造板, 诸如稻草板、稻壳板、麦秸人造板及竹材人造板等都是旨在充分利用资源、实现材料资源的可持续发展目的利用塑料与木纤维复合某些新性能复合材料的研究正成为木材工业新的研究领域。
木材与金属的复合材料较少研究研究的对象基本上停留在宏观水平上, 对于构成材料的各组分很少有考察到纳米数量级, 更少有进一步的深入研当然, 对于木质复合材料的研究, 已经有对其各种结构模型的研究, 预测其物理力学性能, 以获得较理想的效果其实, 复合材料科学已经在木材加工利用中有了发展, 诸如: 夹心复合胶合板、航空胶合板、O SB、华夫板等已经得到了很好的发展但是, 基本上停留在工艺方面的研究, 很少对其从复合材料力学的角度进行设计和研究总之, 目前对于木质复合材料有了一定程度的研究, 如: 阻燃木质复合材料、木塑复合材料,但是对其研究范围, 缺乏广度和深度, 有待于进一步的开发。
3、木质复合材料的发展展望木质复合材料作为木材工业的一个发展热点, 必须与当今材料科学的发展相适应, 面对人类生活和生产对材料要求的提高,木质复合材料的发展是木材科学发展的重点。
木质复合材料技术应广泛吸纳材料工业的启新技术, 使学科边缘向其它学科不断延伸, 木质复合材料由于其设计自由度大, 可制造高性能的结构材料和功能材料, 它将木材与其它材料从组成、结构、工艺、性能和应用等诸多因素进行优化,按需设计而且采用新工艺和新技术, 从而制造品种众多的优异产品,纳米科技的发展, 必将引起木材工业上的一次新的变革结合木材这种生物材料的具体构造和其性能, 探寻纳米科技在木材科学中的研究空间, 为木材工业的发展提供更加广阔的空间,我认为, 具体可从以下几个方面对木质复合材料进行深入的研究。
发展多功能的木质复合材料功能人造板, 是指赋予某些特殊功能的人造板, 如阻燃人造板、防潮人造板、防水人造板、导电板、抗静电、防腐人造板、隔声人造板等过去复合材料主要用于结构, 其实, 它的设计自由度大的特点更适合于发展功能复合材料, 特别在由功能→多功能→机敏→智能复合材料, 即从低级形式到高级形式的过程中体现出来,因此, 作为木质复合材料, 也应是从低级到高级、从单功能到多功能的方向发展通过调节其复合度、选择其连接形式和改变其对称性等因素, 以达到功能材料所追求的高价值在进行功能木质复合材料的研究过程中应考虑到各组成的物理及化学性质, 避免各组成之间的冲突, 诸如进行阻燃木质材料的生产中, 不能降低其物理力学性能特别是对多功能复合材料研究中要求所用各种功能的增强剂不会发生抵触, 更不能使物理力学性能降低。
纳米技术在木质复合材料中的应用展望纳米科技是一门多学科交叉的、基础研究和应用开发紧密联系的高技术, 如: 纳米电子学、纳米化学、纳米材料学和纳米机械学等学科组成相或晶粒结构控制在100纳米(nanometer, 1 nm = 10- 9m ) 以下的长度尺寸的材料称为纳米材料,将纳米科技导入木材科学与技术领域, 把木材科学、木材—无机、有机复合材料学研究水平提升到纳米尺度的研究阶段,利用纳米技术可能形成造纸的高得浆率方法, 木材在变成纳米尺寸后, 木材的材料特异性质、尺寸效应及变化机理, 以及木材改性的显微结构关系可能使木材改性出现突破性的进展,考察木材本身的空隙构造, 存在着宏观空隙、微观空隙和介质空隙,其中的介质空隙是指三维、两维或一维尺度在纳米量级(1~ 100 nm ) 的空隙, 因此可称为纳米空隙它存在于针叶树材具缘纹孔塞缘小孔、单纹孔纹孔膜小孔、干燥或湿润状态下木材细胞壁空隙、湿胀状态下微纤丝间隙之中, 其中以微纤丝间隙尺度为最小木材中纳米尺度空隙存在, 意味着木材本身可以容纳纳米微粒(粉体) , 纳米管、纳米棒等由此可见, 木材制造成纳米粉体或是将纳米材料填充到木材的纳米空隙或是通过纳米材料的加入改善木材与其它材料的界面性质以达到更高性能的木质复合材料。
向生态环境复合材料的方向发展地球是人类赖以生存的共同家园, 保护资源、保护环境是全人类的共同使命人口膨胀、资源短缺和环境恶化是当今人类社会面临的大问题这些问题的积累加剧了人类自身的生存构成新的障碍如何走可持续发展道路已成为全世界的共识和未来发展的战略目标,近几年国际上提出“生态环境材料”(ecomaterials) 概念, 材料工作者应转变观念, 大力发展与资源、能源和环境协调的新型材料——生态环境材料, 是国内外材料科学与工程研究发展的必然趋势因此, 从事木材科学与技术的工作者更要针对我国有限的森林资源, 大力开发生态环境材料将木材(包括其各种形态: 如刨花、纤维、单板及一些木材加工剩余物) 与其它非木质材料(农作物秸秆、废纸、其它植物材料) 的复合木质复合材料要能够作为生态环境材料必须有3大特点: 首先要能满足使用上的性能要求; 其次是必须考虑尽可能节约资源和能源,尽可能减少对环境的污染,最后是在研究、设计制备材料及使用废弃材料、生产各个环节中, 要把材料或产品在整个寿命周期中,必须满足对环境的协调性。
加强对复合材料构成原理的研究木材一种天然的复合材料, 存在各向异性, 而且木材具有流变学特性, 是一种粘弹性材料, 具有与其它材料所不同的特点在物理学中, 对单一的材料的力学行为, 其规律是比较简单的但是当在材料中引入增强材料, 构成复合材料后, 其力学就变得复杂, 它不仅受基体, 增强材料性能的影响, 同时与界面有很大的关系在进行木材复合材料的研究过程中, 先要对各材料的固有性质有正确的认识; 其次,将组分材料性能及复合材料细微观结构同时考虑, 以获得人们所希望的材料及结构特性。
复合材料设计是一个复杂的系统性问题, 它涉及环境载荷、设计要求、材料选材、成型方法及工艺过程、力学分析、检验测试、维护与修补、安全性、可靠性及成本等诸多因素, 对于木质复合材料的设计也是如此。
继续加大木塑复合材料的研究力度当前木质复合材料的研究中木塑复合材料所占的比重较大,在我国的“948”和“863”项目中依然资助该项目的研究为了使木塑复合材料的性能的不断增强, 拓宽其用途, 继续加强对木塑复合材料的深入研究改善木塑复合界面相容性的方法, 利用物理或化学的方法对木纤维的表面进行预处理, 改变木纤维表面的状态, 以达到改善表面相容性的目的组成木质材料的主要成分(纤维素、半纤维素和木素) 中含有大量的极性羟基和酚羟基等官能团, 其表面表现出很强的化学极性, 因而在木材纤维表面主要是通过对极性官能团进行酯化、醚化、接枝共聚等改性处理, 使其生成疏水的非极性化学官能团并具有流动性, 使木材纤维表面与塑料表面的溶解度相似, 以降低塑料基材与木质材料表面之间的相斥性, 达到提高界面粘合性的目的, 进一步从物理改性与化学改性个方面着手研究, 从而达到比单独的木质材料或塑料更理想的性能。