【摘 要】本文論述桉木單板和木塑復(fù)合材料的現(xiàn)狀與發(fā)展，提出開(kāi)發(fā)無(wú)二次污染的環(huán)境友好型復(fù)合材料，改善原有人造板釋放甲醛等有害氣體的缺陷，尋求復(fù)合材料的可持續(xù)發(fā)展，并闡述以南方速生桉（鄧恩桉、巨尾桉）、熱塑性聚合物薄膜（聚丙烯、聚乙烯）為主要原材料，通過(guò)改進(jìn)優(yōu)化傳統(tǒng)木材膠合板生產(chǎn)工藝，優(yōu)化原材料處理方法，制備出速生桉/熱塑性聚合物復(fù)合材料。

【關(guān)鍵詞】桉木單板 木塑復(fù)合材料 速生桉 聚合物薄膜 制備工藝

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2018）01C-0164-02

木塑復(fù)合材料主要由木質(zhì)材料（植物纖維材料）、塑料以及其他添加劑加工而成，不加入任何含甲醛成分的化學(xué)助劑，可以有效地解決甲醛污染的問(wèn)題。木塑復(fù)合材料本身還具有卓越的物理力學(xué)性能，滿足不同使用環(huán)境的要求，因此被作為一種新型、綠色環(huán)保型材料，替代無(wú)甲醛人造板進(jìn)行推廣。木塑復(fù)合材料的研究及發(fā)展利用，能克服木材及人造板的一些性能缺陷，如木材的干縮濕脹、人造板的耐水性和甲醛釋放等問(wèn)題，因此合理使用木塑復(fù)合材料也是一種有效的木材改性與利用手段。近年來(lái)，隨著人們環(huán)境意識(shí)的提高以及國(guó)家對(duì)環(huán)保經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的倡導(dǎo)，人們充分認(rèn)識(shí)到保護(hù)環(huán)境和有效利用資源對(duì)實(shí)現(xiàn)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要性。以木材單板和聚合物薄膜為主要原材料，采用近似傳統(tǒng)木材膠合板的制備工藝，制備出木塑復(fù)合材料因其具有生態(tài)環(huán)境友好性，且這種材料的各種物理力學(xué)性能已基本接近玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，同時(shí)可以和傳統(tǒng)木質(zhì)資源人造板相媲美，而被廣泛地應(yīng)用于裝飾裝修、包裝等諸多領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展前景。

一、木塑復(fù)合材料現(xiàn)狀與發(fā)展

無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，木塑復(fù)合材料的研究主要集中在木粉或者木纖維與各類塑料基體的復(fù)合，復(fù)合形式也主要采取擠出或模壓成型，而對(duì)采用傳統(tǒng)膠合板熱壓工藝，以木材單板以及聚合薄膜為主要原材料制備熱塑性樹(shù)脂膠合板的研究還較為少見(jiàn)，而對(duì)于以桉木單板為主要木質(zhì)材料的研究也鮮有報(bào)道。

中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院王正教授最先利用熱塑性樹(shù)脂膜與木材單板復(fù)合替代傳統(tǒng)的脲醛樹(shù)脂膠粘劑制造復(fù)合膠合板，創(chuàng)新木塑復(fù)合材料的加工以及利用方式。以聚乙烯（PP）、聚丙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）等回收廢舊塑料薄膜和楊木單板制備環(huán)保型膠合板，并分析了熱壓溫度、熱壓時(shí)間以及薄膜用量等三個(gè)熱壓工藝條件對(duì)楊木膠合板強(qiáng)度和耐水性能的影響，其研究結(jié)果表明：當(dāng)熱壓溫度達(dá)到150℃及以上時(shí)，楊木膠合板的膠合強(qiáng)度沒(méi)有明顯的增大，熱壓時(shí)間為5 min時(shí)，楊木膠合板的膠合強(qiáng)度達(dá)到最大值，而隨著熱壓時(shí)間的繼續(xù)增加，膠合強(qiáng)度反而有下降的趨勢(shì)，研究還表明隨塑料薄膜用量的增加，楊木膠合板的膠合強(qiáng)度沒(méi)有明顯的增加。用塑料薄膜直接代替?zhèn)鹘y(tǒng)膠粘劑使用制備膠合板安全環(huán)保，具有很大的發(fā)展?jié)摿?，但研究者并未?duì)熱壓壓力對(duì)復(fù)合材料的性能進(jìn)行研究。

中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院常亮博士以楊木單板、高密度聚乙烯（HDPE）為主要原材料，制備熱塑性樹(shù)脂膠合板，并系統(tǒng)分析了熱壓時(shí)間、熱壓溫度和塑料添加量等復(fù)合熱壓工藝影響因子對(duì)楊木熱塑性膠合板的膠合性能的影響，通過(guò)響應(yīng)面數(shù)學(xué)分析方法篩選出的膠合板的最佳工藝復(fù)合因子為熱壓時(shí)間3 min、熱壓溫度140℃、塑料添加量0.34 kg/m2。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)證明，膠合板的膠合強(qiáng)度遠(yuǎn)高于膠合板國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)II類膠合板的性能使用要求。同時(shí)，該課題組的方露博士以HDPE薄膜為木材膠粘劑，基于傳統(tǒng)木材膠合板的生產(chǎn)工藝，在改進(jìn)創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，與楊木單板復(fù)合制備出楊木單板/高密度聚乙烯薄膜木塑復(fù)合膠合板，評(píng)價(jià)了HDPE薄膜的流變和膠黏性能，探討了改性方法、工藝因子及濕循環(huán)老化對(duì)木塑復(fù)合膠合板物理力學(xué)性能及膠接結(jié)構(gòu)的影響。

二、桉樹(shù)人工林資源和木材利用現(xiàn)狀

桉樹(shù)人工林資源廣西占全國(guó)首位。我國(guó)桉樹(shù)資源豐富，作為速生材正發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。桉木雖生長(zhǎng)快，但在干燥過(guò)程中易于嚴(yán)重開(kāi)裂、反翹、扭曲和皺縮，是一種加工難度較大的木材，加之材性差，因此在加工利用上有一些難度。相對(duì)于巨大的種植量，加工利用比較緩慢；只能用于電桿，建筑和細(xì)木工、膠合板和單板層積材芯材、墊木貨盤、農(nóng)具、家具及紙漿等用材，其附加值較低。自國(guó)家施“天保工程”后。桉樹(shù)人工林的種植可以保護(hù)森林資源，對(duì)改善生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

桉樹(shù)資源豐富，研究如將其用于人造板和家具等行業(yè)，不僅會(huì)解決人造板和家具行業(yè)原材料短缺問(wèn)題，同時(shí)也可以提高桉樹(shù)的使用價(jià)值。但桉樹(shù)自身也存在著一些缺陷導(dǎo)致其利用價(jià)值降低，如干燥和鋸解后板材容易翹曲開(kāi)裂，并且不耐腐，有節(jié)疤和蟲(chóng)眼等缺陷。這些缺陷使得目前桉木的高值化利用進(jìn)程受到阻礙。

隨著木材加工技術(shù)的進(jìn)步，無(wú)卡旋切機(jī)的推廣使用，8 cm小徑桉木也能旋切出合格單板，并且投資少，見(jiàn)效快。因此兩三年時(shí)間，以速生桉為原料的旋切單板產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，至2009年，全廣西旋切單板廠發(fā)展到四五千家，安排農(nóng)村就業(yè)4萬(wàn)余人，每年加工桉木600余萬(wàn)m3，為林農(nóng)增收5億多元。

三、新型無(wú)甲醛聚合物基膠粘劑膠合板的應(yīng)用

研究和開(kāi)發(fā)出一種應(yīng)用于膠合板的新型無(wú)甲醛聚合物基膠粘劑。該膠粘劑主要由馬來(lái)酸酐、小的氯原子側(cè)鏈和高密度聚乙烯等組成，首先將馬來(lái)酸酐接枝到高密度聚乙烯表面，同時(shí)促進(jìn)聚合物的氯化，制備出膠粘劑。研究結(jié)果表明，使用這種膠粘劑制備出的木材膠合板完全滿足膠合板國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)I類膠合板的使用要求。

但國(guó)外主要研究木粉與塑料的復(fù)合形式，采用擠出注塑等成型工藝方式，對(duì)熱塑性樹(shù)脂膠合板的研究較少。國(guó)內(nèi)的學(xué)者對(duì)熱塑性樹(shù)脂膠合板的研究也局限于楊木和松木等木材，將桉木用于制造熱塑性樹(shù)脂膠合板研究也較少，并且塑料也以聚乙烯PE居多，對(duì)高密度聚乙烯和聚丙烯的使用與研究并不多見(jiàn)。與傳統(tǒng)的擠出、注塑等工藝制備的木復(fù)合材料相比，熱塑性樹(shù)脂膠合板以其優(yōu)良的性能和環(huán)保特性而具有廣泛的用途。由于熱塑性樹(shù)脂膠合板性能達(dá)到或優(yōu)于普通膠合板性能，不僅具備木材自然美麗的紋理，也具備普通膠合板不具備的環(huán)保性能和良好的耐水性。熱塑性樹(shù)脂膠合板用于室內(nèi)可以有效解決甲醛釋放量超標(biāo)問(wèn)題，對(duì)居室環(huán)境和人體健康均有重要意義。也可用于建筑行業(yè)，做建筑混凝土模板、門窗等，用于包裝材料可以作為貨物托盤等。由于我國(guó)的天然林保護(hù)政策，膠合板生產(chǎn)所用木材受到很大限制，因此未來(lái)熱塑性樹(shù)脂膠合板的發(fā)展方向應(yīng)是以速生林木材為主，尤其是桉木在我國(guó)的大力推廣種植后，將桉木用于生產(chǎn)熱塑性樹(shù)脂膠合板應(yīng)是未來(lái)發(fā)展方向之一。我國(guó)在20世紀(jì)70年代就提出用塑料代替部分木質(zhì)材料，目前塑料的廣泛應(yīng)用，使得一次性餐盒、水杯、塑料袋、農(nóng)作物薄膜等大量塑料垃圾污染著環(huán)境。用回收的廢舊塑料制造熱塑性樹(shù)脂膠合板不僅能有效地解決白色污染問(wèn)題，還能為膠合板制造提供廉價(jià)的原材料來(lái)源。治理垃圾如今已成為全球熱門話題，用回收廢舊塑料制備木塑復(fù)合膠合板也會(huì)是將來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)向提高產(chǎn)品附加值方向發(fā)展，同時(shí)開(kāi)發(fā)多種功能的熱塑性樹(shù)脂膠合板，如阻燃性、抗靜電和表面裝飾性能等。

不同種類的木質(zhì)資源可用于制造塑木復(fù)合材料。在塑木復(fù)合材料方面，常用的木材品種包括松、楓木、橡木。其他的自然纖維像麻、黃麻、亞麻和大米殼也可以使用。在木塑復(fù)合材料物理力學(xué)方面，不同的木材纖維種類表現(xiàn)作用不同。研究者研究杰克松、火炬松、楓木、橡木四個(gè)木材品種在聚丙烯木粉板成型組成的機(jī)械性上的影響。硬木木粉提供更高的抗彎強(qiáng)度，比軟木面粉有更好的拉伸性能。然而，在使用所有材料中，杰克松的組成復(fù)合材料表現(xiàn)出最高的沖擊強(qiáng)度。

木塑復(fù)合材料中的木質(zhì)材料可以是木顆粒、木粉、木纖維、各種類型的紙漿以及再生紙產(chǎn)品。木粉顆粒的大小對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能影響與增容劑相比不明顯。兩個(gè)粒子大小的范圍（小于180目和355-425目）的木粉。木材的添加量從0到14%。相比于顆粒較大的木粉，尺寸比較小的木粉則具有更高的彈性模量和靜曲強(qiáng)度。這主要是由于木粉的尺寸比較小，二者的界面結(jié)合性能好。木粉的效果大小復(fù)合材料的力學(xué)性能也被研究。木粉的粒徑有四個(gè)范圍：53-75目、106-150目、180-250目和425-600目。木材添加量固定在40%。他們的研究結(jié)果表明，強(qiáng)度和彈性模量的拉伸試驗(yàn)和彎曲試驗(yàn)最大化的粒徑約250目。使用的熱塑性塑料材料應(yīng)該有一個(gè)熔化或軟化溫度不到木材的熱降解溫度（約210℃）。常用的熱塑性塑料材料包括PE、PP、聚氯乙烯（PVC）和聚苯乙烯（PS）。未經(jīng)利用的和可以使用回收的塑料能夠被使用。

四、小結(jié)

我國(guó)擁有豐富的桉木資源，如果將其大量用于人造板和家具行業(yè)，不僅能解決人造板行業(yè)和家具行業(yè)木材原料匱乏的問(wèn)題，也能提高桉木的利用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。在澳大利亞，桉木歷來(lái)就是高檔家具和建筑裝修材料的首選材料。桉木的色澤顏色美麗，紋理交錯(cuò)可用于家具制造、建筑裝修用材和人造板生產(chǎn)等。目前，桉木在我國(guó)這些行業(yè)的使用并不普遍，這也使得桉木的實(shí)木利用化具有很大的發(fā)展?jié)摿?。如何充分合理地利用我?guó)的桉木資源顯得尤為重要。針對(duì)不同的桉木資源，根據(jù)其材性特征研究制定出不同的加工工藝和生產(chǎn)技術(shù)加工制造成不同的工業(yè)產(chǎn)品具有重大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，以最大限度地提高桉木的使用有很大的研究?jī)r(jià)值。木塑復(fù)合材料越來(lái)越引起人們的廣泛關(guān)注，市場(chǎng)的需求刺激了木塑復(fù)合材料的研究與發(fā)展，如何創(chuàng)新木塑復(fù)合材料的應(yīng)用以及加工方式，同時(shí)合理有效地利用我國(guó)豐富的速生桉資源，其研究具有十分重要的意義。

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【作者簡(jiǎn)介】韋文榜（1980— ），男，廣西柳州人，博士，廣西生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，高級(jí)工程師。

（責(zé)編 蘇 洋）