本文選題：木塑復(fù)合材料 + 纖維　； 參考：《林業(yè)科學(xué)》2016年06期

【摘要】：木塑復(fù)合材料屬于生物質(zhì)復(fù)合材料的范疇,是一種無毒、可循環(huán)利用的環(huán)境友好型材料,從20世紀(jì)末開始到現(xiàn)在經(jīng)歷了20多年的高速產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。但木塑復(fù)合材料力學(xué)性能偏低,特別是韌性差,導(dǎo)致應(yīng)用領(lǐng)域偏窄,是目前制約木塑復(fù)合材料發(fā)展的主要因素之一。眾多研究表明,將纖維添加到木塑復(fù)合材料中形成多元結(jié)構(gòu)復(fù)合材料,可提高木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能。本文概述了纖維增強(qiáng)木塑復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀,按天然纖維素纖維、合成纖維、非金屬纖維、金屬纖維4大類歸納了常用作增強(qiáng)復(fù)合材料的纖維,綜述了采用玻璃纖維、礦物質(zhì)纖維、碳纖維、芳綸纖維、聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維和天然纖維素纖維等增強(qiáng)木塑復(fù)合材料的制備方法和增強(qiáng)效果。結(jié)果表明,不同種類的纖維對木塑復(fù)合材料均有不同程度的增強(qiáng)或增韌作用。短切纖維在添加量上存在"臨界值",在"臨界值"之前,添加量與增強(qiáng)效果呈正相關(guān),在"臨界值"之后呈負(fù)相關(guān)。連續(xù)玻璃纖維的增強(qiáng)效果尤為明顯,其中沖擊強(qiáng)度可增加20倍。天然纖維素纖維在木塑復(fù)合材料中的應(yīng)用雖然較少,但目前在歐洲已被用于高附加值的汽車零部件領(lǐng)域。本文還介紹了銀紋剪切帶機(jī)制、剛性粒子增強(qiáng)理論、多縫開裂理論和復(fù)合力學(xué)理論等用于解釋纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的作用機(jī)制,這些理論均被用于解釋纖維對于木塑復(fù)合材料基體的作用效果,其中后2種理論最常用于解釋纖維對于復(fù)合材料強(qiáng)度提高的作用機(jī)制。本文同時指出,目前尚沒有哪一種理論能全面揭示由于纖維加入后結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜的木塑復(fù)合材料的力學(xué)行為。總結(jié)了纖維的添加對材料力學(xué)性能、吸濕性和熱性能的影響,發(fā)現(xiàn)纖維的添加不僅可以提高木塑復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度,對于降低吸濕性和提高熱穩(wěn)定性也有積極效果,一些纖維的添加還可以提高基體的結(jié)晶度。本文最后提出纖維增強(qiáng)木塑復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)化發(fā)展前景和需要解決的問題,包括進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率,研制纖維增強(qiáng)木塑復(fù)合材料專用裝備,開發(fā)連續(xù)纖維增強(qiáng)木塑復(fù)合材料技術(shù)和開拓高性能、高附加值木塑復(fù)合材料市場。
[Abstract]:Wood-plastic composites belong to the category of biomass composites, which are non-toxic and recyclable environment-friendly materials. From the end of the 20th century to now, wood-plastic composites have experienced high-speed industrialization development for more than 20 years. However, the mechanical properties of wood-plastic composites are on the low side, especially the toughness is poor, which leads to narrow application field, which is one of the main factors restricting the development of wood-plastic composites. Many studies have shown that the mechanical properties of wood-plastic composites can be improved by adding fibers to wood-plastic composites to form multi-structural composites. In this paper, the research status of fiber reinforced wood-plastic composites is summarized. According to the four categories of natural cellulose fiber, synthetic fiber, non-metallic fiber and metal fiber, the fibers commonly used in reinforced composites are summarized, and the use of glass fiber is summarized. The preparation method and reinforcing effect of wood and plastic composites reinforced with mineral fiber, carbon fiber, aramid fiber, polyethylene terephthalate fiber and natural cellulose fiber. The results show that different fibers have different reinforcing or toughening effects on wood-plastic composites. There is a "critical value" in the addition of chopped fibers. Before the "critical value", the addition amount is positively correlated with the enhancement effect, and negative correlation occurs after the "critical value". The reinforcement effect of continuous glass fiber is especially obvious, and the impact strength can be increased by 20 times. Although the application of natural cellulose fiber in wood-plastic composites is few, it has been used in the field of automotive parts with high added value in Europe. In this paper, the mechanism of craze shear band, the theory of rigid particle reinforcement, the theory of multi-crack cracking and the theory of composite mechanics are also introduced to explain the mechanism of action of fiber reinforced composites. These theories have been used to explain the effect of fiber on the matrix of wood-plastic composites, and the latter two theories are most commonly used to explain the mechanism of the effect of fiber on the strength of composites. At the same time, it is pointed out that there is no theory that can fully reveal the mechanical behavior of wood-plastic composites with complex structure after fiber addition. The effects of fiber addition on mechanical properties, hygroscopicity and thermal properties of materials were summarized. It was found that fiber addition could not only improve the mechanical strength of wood-plastic composites, but also reduce moisture absorption and improve thermal stability. The addition of some fibers can also improve the crystallinity of the matrix. In the end, the development prospect of fiber reinforced wood plastic composites and the problems to be solved are put forward, including further improvement of production efficiency and development of special equipment for fiber reinforced wood plastic composites. Develop continuous fiber reinforced wood-plastic composite technology and develop high-performance, high-added wood-plastic composite market.
【作者單位】： 東北林業(yè)大學(xué)生物質(zhì)材料科學(xué)與技術(shù)教育部重點實驗室;
【基金】：林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(201204802) 國家自然科學(xué)基金項目(31270608)
【分類號】：TB332

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