聚合物基木塑复合材料(Wood Plastic Composites, 简称WPC)是指已经通过预处理的植物纤维或粉末 (如木、竹、花生壳、椰子壳、亚麻、秸秆等)为主 要组分(质量分数达60%以上),与高分子树脂复合而成的一种新型材料。该材料具有植物纤维和高分子 材料两者的优点,能替代木材,可有效地缓解我国森林资源贫乏、木材供应紧缺的矛盾;主要应用在建 材、汽车工业、货物的包装运输、仓贮业、装饰材料及日常生活用具等方面。由于植物纤维的可再生性、 可被环境消纳性,所以WPC是一种极具发展前途的绿色环保材料,其生产技术也被认为是一项有生命力 的创新技术[1]。

   1　聚合物基WPC存在的问题
   WPC用途广泛,价格便宜,但是要生产出综合 性能优异的产品却不太容易。主要原因是: 1)因含有大量的亲水性基团———羟基,植物纤维具有很强的 极性,而常见树脂基体通常为非极性、不亲水,故植物纤维和树脂基体间的相容性很差,界面粘结强度 低,影响了WPC的机械性能; 2)由于羟基间可形成 氢键,植物纤维之间的相互作用很强,使其在树脂基 体中的分散极差,要达到均匀分散较为困难; 3)成 型加工时植物填料易降解变色,同时高分子材料也会 热降解,不适合的配混和加工工艺会导致WPC的性能下降。所以生产WPC制品的关键技术是在保证植 物纤维高填充量的前提下,确保WPC有好的加工流动性,树脂与木粉之间的良好相容性,从而以较低的 生产成本生产出具有较高使用性能的WPC制品。因此聚合物基WPC的生产需解决3个方面的问题[2]: 1)原料的处理———以提高高分子材料与植物纤维之 间的界面相容性为主要目的; 
    
    2)配方设计; 3)制品 的成型设备及成型工艺———如何通过成型机械、成型 模具的设计和设定合适的工艺条件(成型温度和压力),以保持稳定加料、进行有效脱挥、提高木粉在 体系中共混分散、保证产品的性能为主要目的。
    
    非极性或弱极性的高分子材料与强极性的植物纤 维相容性差,因而未经预处理或未加任何添加剂的WPC性能极差。要改善WPC的性能,必须对两组分 进行改性,以使两者相容。对于聚合物基WPC,改 善相容性主要有下列3种途径[3]。
     
   1·1　对木质部分进行处理
   化学方法: 1)表面接枝法,在复合前或复合同 时对植物纤维进行接枝。如可用马来酸酐、异氰酸盐等接枝植物纤维[4]。2)界面偶合法,用偶联剂与植 物纤维形成共价键来改变界面粘合性。如采用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等[4]处理纤维, 改善纤维与树脂的相容性。偶联剂的最佳用量与偶联剂在木粉颗粒表面的覆盖程度有关。如果偶联剂用量 太少,会因为填料表面的包覆不完全,难以形成良好的偶联分子层,起不到理想的偶联和增容作用;用量 太多,则偶联剂过剩,在木粉表面会覆盖过多的偶联剂分子,形成多分子层,易造成填料与树脂之间界面 结构的不均匀性,且偶联剂中未反应的其它基团也会产生不良作用,从而降低复合材料的力学性能。3) 乙酰化处理法,植物纤维表面的羟基经乙酸酐或烯酮处理后,木材上的极性羟基基团被非极性的乙酰基取 代而生成酯[5]。在工业上通常使用乙酸酐、冰乙酸、硫酸的混合液进行乙酰化处理。4)低温等离子处理 法,低温等离子处理主要引起化学修饰、聚合、自由基产生以及植物纤维的结晶度等物理变化[6]。

物理方法: 1)物理加工法,通过拉伸、压延和 热处理等方法对木纤维或木粉等进行预处理,这种方法不改变其表面的化学组成,但是可改变纤维的结构 与表面性能。2)碱处理法, NaOH等能溶解木质中部分果胶、木质素和半纤维素等低分子杂质,不改变主 体纤维素的化学结构,而使微纤旋转角减小,分子取向提高,从而提高微纤的断裂强度等。其处理效果主 要取决于碱金属溶液的类型及溶液的浓度。3)酸处理法,用低浓度的酸液处理木质部分,主要除去影响 材料性能的果胶等杂质。4)有机溶剂处理法,主要用来洗脱木质中的蜡质,从而提高木质部分和聚合物 基体间的粘结性。5)原纤的表面放电处理,主要采用溅射放电、电晕放电等,这种处理主要引起物理方 面的变化,可使植物纤维表面变得粗糙等以增强界面 间的粘结性能[7]。