祁春媛，方東輝，任小杰

(1.佳木斯市水務(wù)局，黑龍江佳木斯154002;2.東北林業(yè)大學(xué)，哈爾濱150001;3.天津市薊縣水務(wù)局，天津薊縣301900)

木塑復(fù)合材料在農(nóng)業(yè)機(jī)械上的應(yīng)用

祁春媛1，方東輝2，任小杰3

(1.佳木斯市水務(wù)局，黑龍江佳木斯154002;2.東北林業(yè)大學(xué)，哈爾濱150001;3.天津市薊縣水務(wù)局，天津薊縣301900)

木塑復(fù)合材料是在新的技術(shù)條件下產(chǎn)生的一種新型材料，隨著新的制造技術(shù)的不斷發(fā)展，木塑復(fù)合材料的應(yīng)用也越來越廣泛，現(xiàn)今的很多結(jié)構(gòu)中都應(yīng)用到木塑復(fù)合材料，在很多領(lǐng)域已成為鋼材和工程塑料等常用工程材料的替代品。隨著我們國家對(duì)農(nóng)業(yè)的重視，越來越多的農(nóng)業(yè)機(jī)械開始出現(xiàn)，但是木塑復(fù)合材料在農(nóng)業(yè)機(jī)械上的應(yīng)用卻還沒有得到重視。相信隨著我國農(nóng)業(yè)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，木塑復(fù)合材料在農(nóng)業(yè)機(jī)械上的應(yīng)用會(huì)漸漸豐富起來。

木塑復(fù)合材料;性能;加工工藝;農(nóng)業(yè)機(jī)械;應(yīng)用

1 木塑復(fù)合材料

木塑纖維復(fù)合材料是以木質(zhì)纖維為主要組分，經(jīng)過預(yù)處理使之與合成纖維、樹脂或其它材料結(jié)合而成的一種新型材料［1］。

這種復(fù)合材料能夠充分發(fā)揮材料中各組分的優(yōu)點(diǎn)，克服單一材料的缺點(diǎn)，使材料的物理力學(xué)性能和加工性能得到改進(jìn)，降低成本擴(kuò)大應(yīng)用范圍，材料的附加值也得到了提高。常見的木塑復(fù)合材料見圖1和圖2。

1.1 木塑復(fù)合材料的性能特點(diǎn)

木塑復(fù)合材料的性能特點(diǎn)主要有6個(gè):

1.1.1 加工性能良好

木塑復(fù)合材料內(nèi)含塑料和纖維，因此，具有同木材相類似的加工性能，且握釘力明顯優(yōu)于其他合成材料。

1.1.2 強(qiáng)度性能良好

木塑復(fù)合材料內(nèi)含塑料，因而其彈性模量較好。而且表面硬度高，一般是木材的2～5倍。

1.1.3 可調(diào)整性能優(yōu)良

與木材相比，可抗強(qiáng)酸堿、耐水、耐腐蝕，并且不繁殖細(xì)菌，不易被蟲蛀、不長真菌。使用壽命長，可達(dá)50 a以上。

圖1 常見木塑復(fù)合材料一

圖2 常見木塑復(fù)合材料二

1.1.4 耐水、耐腐性能好，使用壽命長

通過助劑，塑料可以發(fā)生聚合、發(fā)泡、固化、改性等改變，從而改變木塑材料的密度、強(qiáng)度等特性，還可以達(dá)到抗老化、防靜電、阻燃等特殊要求。

1.1.5 有很高的環(huán)境友好度

其最大優(yōu)點(diǎn)就是變廢為寶，并可100%回收再生產(chǎn)?？梢苑纸猓粫?huì)造成“白色污染”，是真正的綠色環(huán)保產(chǎn)品。

1.1.6 原料來源廣泛

生產(chǎn)木塑復(fù)合材料的塑料原料主要是高密度聚乙烯或聚丙烯，木質(zhì)纖維可以是木粉、谷糠或木纖維，另外還需要少量添加劑和其他加工助劑［2］。

1.2 木塑復(fù)合材料的加工工藝

隨著對(duì)木塑復(fù)合材料的研發(fā)，生產(chǎn)木塑復(fù)合材料的塑料原料，除了有高密度聚乙烯或聚丙烯以外，還有聚氯乙烯和PS。

2) 感觀審評(píng)。按GB T 23776—2018《茶葉感觀審評(píng)方法》中名優(yōu)茶的審評(píng)方法進(jìn)行；審評(píng)人員由3名專業(yè)審評(píng)師組成。采用3 g茶樣，150 mL沸水，沖泡5 min，密碼審評(píng)。評(píng)定外形、湯色、香氣、滋味和葉底，按每項(xiàng)滿分100分計(jì)，總分采用加權(quán)法。

工藝也由最早的單螺桿擠出機(jī)發(fā)展成第二代錐形雙螺桿擠出機(jī)，再到由平行雙螺桿擠出機(jī)初步造粒，再由錐形螺桿擠出成型，可以彌補(bǔ)難以塑化，抗老化性差、抗蠕變性差、色彩的一致性和持久性差和拉伸強(qiáng)度低的特點(diǎn)［3］。

徐州漢永塑料新材料有限公司在這方面取得了顯著的成果。所制造的WPC材料完全可以達(dá)到GB/T 24137和ASTM D7031;ASTM D7032;BS DD CEN/TS 15534-3的要求。

1.3 木塑材料的主要應(yīng)用范圍

現(xiàn)今的木塑復(fù)合材料主要應(yīng)用在物流用托盤、鐵路軌枕、建筑行業(yè)、內(nèi)飾裝飾、工業(yè)地板、普通汽車等方面。

而其良好的適應(yīng)性和不斷進(jìn)步的制造工藝使之能發(fā)揮的地方正在不斷增加，在相對(duì)要求較高的農(nóng)業(yè)機(jī)械上的應(yīng)用就是其中一個(gè)方面［4］。

2 木塑復(fù)合材料在農(nóng)業(yè)機(jī)械上應(yīng)用的可行性

農(nóng)業(yè)機(jī)械是指在作物種植業(yè)和畜牧業(yè)生產(chǎn)過程中，以及農(nóng)、畜產(chǎn)品初加工和處理過程中所使用的各種機(jī)械。

廣義的農(nóng)業(yè)機(jī)械還包括林業(yè)機(jī)械、漁業(yè)機(jī)械和蠶桑、養(yǎng)蜂、食用菌類培植等農(nóng)村副業(yè)機(jī)械。

2.1 現(xiàn)今農(nóng)業(yè)機(jī)械的主要制造材料

農(nóng)業(yè)機(jī)械制造材料主要有鋼管和冷彎型鋼、合金鋼和低合金鋼、硬質(zhì)合金、特種鑄鐵、粉末冶金材料、工程塑料和橡膠等［6］。

而隨著人們對(duì)木塑復(fù)合材料的認(rèn)識(shí)不斷加深，木塑復(fù)合材料的生產(chǎn)工藝逐步提高，木塑復(fù)合材料在提高結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)強(qiáng)度和聲學(xué)性能，降低材料的重量、能源燃料消耗及生產(chǎn)成本，減少加工時(shí)間，提高乘客的安全性和在極端的溫度變化時(shí)的防碎性能上都有很好的表現(xiàn)，因此被廣泛應(yīng)用在于汽車、建筑、船舶、電子和航空航天等領(lǐng)域，用作結(jié)構(gòu)件的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，其在特種環(huán)境下的良好表現(xiàn)也深受各產(chǎn)業(yè)的喜愛［7?。

這對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)械比較傳統(tǒng)的材料應(yīng)用是一個(gè)很好的啟發(fā)。

2.2 木塑復(fù)合材料應(yīng)用在農(nóng)業(yè)機(jī)械上的優(yōu)勢(shì)

木塑復(fù)合材料在農(nóng)業(yè)機(jī)械上的應(yīng)用除了本身的結(jié)構(gòu)性能優(yōu)良的優(yōu)勢(shì)以外，還具有以下優(yōu)勢(shì):

1)生產(chǎn)木塑復(fù)合材料的塑料原料主要是高密度聚乙烯或聚丙烯，木質(zhì)纖維可以是木粉、谷糠或木纖維，另外還需要少量添加劑和其他加工助劑，所以原料來源廣泛，而且加工工藝要求較低，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，可以批量生產(chǎn)，降低企業(yè)成本，農(nóng)業(yè)機(jī)械制造企業(yè)會(huì)有更高的利潤，對(duì)他們是一種吸引力［8］。

2)木塑復(fù)合材料在普通汽車上已經(jīng)較為廣泛利用，有較成熟的技術(shù)體系。

圖3～圖6都是歐洲著名的汽車復(fù)合材料模具和制品生產(chǎn)商RANGER GROUP的產(chǎn)品。

圖3是第三代ASTRA復(fù)合材料整體駕駛室;圖4是第四代的ESPACE MPV全復(fù)合材料車身;圖5是RANGER GROUP為法國PSA PEUGEOT CITROEN公司雪鐵龍M59車型提供的集多種功能于一體的車頂;圖6是RANGER GROUP為法國RENAULT公司MEGANE車型提供的SMC后廂蓋。

3)農(nóng)業(yè)部發(fā)布的農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展第12個(gè)5 a計(jì)劃(2011—2015年)中，明確了未來對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的要求是加大科技創(chuàng)新與技術(shù)培訓(xùn)力度，更加注重推廣應(yīng)用資源節(jié)約型環(huán)境友好型農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)，大力發(fā)展節(jié)種、節(jié)肥、節(jié)藥、節(jié)水、節(jié)能和環(huán)保低碳的農(nóng)業(yè)機(jī)械。

圖3 木塑復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用一

圖4 木塑復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用二

圖5 木塑復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用三

圖6 木塑復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用四

在這種形勢(shì)下，具有再分解能力，可100%回收再循環(huán)的綠色無污染的木塑復(fù)合材料無疑有著廣闊的前景。這對(duì)緩解國家森林資源的貧乏和減輕木材供應(yīng)緊缺的矛盾有著十分重要的作用［9］。

4)木塑復(fù)合材料的原料都是可再生的資源，大力發(fā)展木塑復(fù)合材料會(huì)十分有效地減少對(duì)現(xiàn)有資源的消耗。

鋼鐵等材料的使用大大減少，相應(yīng)的對(duì)于不可再生資源的保護(hù)會(huì)起到很大的作用，可以將更多的資源留給下一代，順應(yīng)國家走可持續(xù)發(fā)展道路的戰(zhàn)略要求。

3 總結(jié)

木塑復(fù)合材料的開發(fā)已成為廢舊木材和塑料有效利用的新途徑。

由于木塑復(fù)合材料具有單純的木材和塑料無法比擬的諸多優(yōu)點(diǎn)，正日益受到國內(nèi)外更廣泛的關(guān)注，隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的程度不斷提高，相信在不久的將來，就會(huì)有木塑復(fù)合材料越來越普遍地應(yīng)用到現(xiàn)代的各種大中小型農(nóng)業(yè)機(jī)械上。

木塑材料的廣泛應(yīng)用，必定會(huì)降低農(nóng)業(yè)機(jī)械的成本，讓更多的人用上現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)設(shè)備，從而提高糧食產(chǎn)能，進(jìn)而在大大提高環(huán)境友好度的基礎(chǔ)上推動(dòng)整個(gè)國家的現(xiàn)代化水平。

［1］刑繼林.木塑復(fù)合材料的生產(chǎn)與發(fā)展［J］.工業(yè)技術(shù)，2012(11):60.

［2］黃曉艷，劉源，李雪，顧明.工程塑料在農(nóng)業(yè)機(jī)械上的應(yīng)用［J］.農(nóng)機(jī)化研究，2009(03):183-185.

［3］姜前道，任桂賢.木塑復(fù)合材料在汽車內(nèi)飾件領(lǐng)域的應(yīng)用［J］.汽車工藝與材料，2008(08):61-62.

［4］方明鋒，黃華.木塑復(fù)合材料的研究及應(yīng)用［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技.2009(03):08-10.

［5］張兆好，齊英杰.木塑復(fù)合材料的應(yīng)用與發(fā)展［J］.木材加工機(jī)械，2009(08):74-77.

［6］江波，須彭華，張金斌.木塑復(fù)合材料成型技術(shù)裝備的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向［J］.橡塑技術(shù)與裝備，2005(03):4-13.

［7］沈凡成，賈潤禮.木塑復(fù)合材料的研究進(jìn)展與發(fā)展前景［J］.塑料助劑，2010(01):5-9.

［8］伍波，張求慧，李建章.木塑復(fù)合材料的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)［J］.材料導(dǎo)報(bào)，2009，23(07):62-64.

［9］李思遠(yuǎn)，楊偉，楊鳴波.木塑復(fù)合材料擠出成型工藝及性能的研究［J］.塑料工業(yè)，2003，31(11):22-24.

TS653

B

1007-7596(2014)05-0149-03

2014-02-21

祁春媛(1981-)，女，黑龍江哈爾濱人，工程師;任小杰(1981-)，男，天津人，助理工程師。