木塑復(fù)合材料的制備及其在室內(nèi)裝飾的應(yīng)用

郭小曼

(合肥濱湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑工程與設(shè)計學(xué)院，合肥230601)

木塑復(fù)合材料兼具塑料和木材的特性。作為一種綠色環(huán)保材料，木塑復(fù)合材料在建筑室內(nèi)外裝飾裝修工程中應(yīng)用較為廣泛。比如在圖書館外墻改擴建時應(yīng)用木塑復(fù)合材料，一方面能夠滿足設(shè)計師理念，另一方面也能夠獲得較好的裝飾效果[1]。對新型材料的應(yīng)用進行探索與研究，有利于室內(nèi)家居行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，更有助于緩解能源短缺的問題[2]。文獻[3]對木塑復(fù)合材料的主要組分進行總結(jié)，分析了木塑復(fù)合材料主要組分定量分析方法的優(yōu)缺點。文獻[4]介紹了木塑復(fù)合材料常用的老化測試方法及測試過程中的影響因素。文獻[5]對木塑復(fù)合材料的配方進行研究，并測試了樣品的各項性能指標。

1 木塑復(fù)合材料的制備方法及性能分析

1.1 制備原料及設(shè)備

木塑復(fù)合材料制備所需要的主要原料如表1所示。

表1 實驗原料

木塑復(fù)合材料制備所需要的主要設(shè)備如表2所示。

表2 制備及實驗設(shè)備

木塑復(fù)合材料制備所需要的主要配方如表3所示。

表3 基本配方

1.2 木塑復(fù)合材料的制備方法

1.2.1 木粉預(yù)處理

(1)木粉預(yù)干燥處理。主要步驟為：將鋸末置于高速萬能粉碎機中，粉碎1～3 min；將粉末置于恒溫鼓風干燥箱(溫度設(shè)置80 ℃)干燥12 h；冷卻至室內(nèi)溫度，采用電動振篩機篩選，獲得40～160目7類目的干燥木粉，并分別密封于塑料袋中[6]。

(2)木粉改性處理。設(shè)計兩種改性方法：采用硅烷偶聯(lián)劑與C2H5OH混合溶液(1∶4)，噴灑在木粉上，并將木粉置入高速混合機攪拌均勻；采用鈦酸酯偶聯(lián)劑噴灑木粉上，將木粉置入高速混合機攪拌均勻[7]。

1.2.2 木塑復(fù)合材料加工

(1)預(yù)混合。采用佳佳機械的SHR-10型高速混合機進行自動卸料，在較短時間內(nèi)均勻混合木料。

(2)混煉。采用揚州精卓的LG-200型雙輥筒煉塑機進行混煉，通過熔融后均勻混合無物料；對冷卻后的樣品切割成片[8]。

(3)層壓成型。采用江蘇力威的YA71-45型塑料制品液壓機對樣品進行熱壓。

(4)樣條制備。采用北京中航的WZY-240型萬能制樣機、上海樂傲試驗的XFX型啞鈴型制樣機和深圳新三思的QYJ1251型缺口制樣機進行樣條制備。

1.3 木塑復(fù)合材料樣品的力學(xué)性能測試

測試木塑復(fù)合材料樣品的彎曲程度、沖擊強度和拉伸強度等力學(xué)性能指標。

(1)彎曲強度

彎曲強度計算公式如下：

(1)

式中：δf為樣本彎曲強度(MPa)；p為破壞荷載(N)；l為樣本橫截面長(m)；b為樣本橫截面寬(m)；h為樣本橫截面厚(m)。

(2)沖擊強度

沖擊強度計算公式如下：

(2)

式中：δi為樣本沖擊強度(kJ/)；W為沖擊荷載(kJ)；d為樣本橫截面厚(m)。

(3)拉伸強度

拉伸強度計算公式如下：

(3)

式中：δt為樣本拉伸強度(n/)；P為最大荷載(N)。

1.4 不同參數(shù)對木塑復(fù)合材料性能的影響

木質(zhì)種類、顆粒直徑、含量、偶聯(lián)劑種類及用量、加工助劑用量等。

(1)不同木質(zhì)種類對木塑復(fù)合材料性能的影響如圖1所示。采用楊木粉制備的木塑復(fù)合材料，在沖擊強度和彎曲強度上略高于鋸末粉。

圖1 不同木質(zhì)種類對木塑復(fù)合材料性能的影響

圖2 不同木粉粒徑下木塑復(fù)合材料的沖擊強度

(2)不同木粉粒徑對木塑復(fù)合材料性能的影響如圖2和圖3所示。隨著木粉粒徑的增大，木塑復(fù)合材料的沖擊強度逐漸降低，而彎曲強度呈現(xiàn)先上升后降低的變化特征。

(3)不同木粉含量下木塑復(fù)合材料彎曲強度如圖4所示。隨著木粉含量的增加，木塑復(fù)合材料彎曲強度逐漸降低。

圖3 不同木粉粒徑下木塑復(fù)合材料的沖擊強度

圖4 不同木粉含量下木塑復(fù)合材料的彎曲強度

(4)不同偶聯(lián)劑含量下木塑復(fù)合材料性能測試結(jié)果如表4所示。當采用硅烷偶聯(lián)劑A151時，隨著其含量的增加，沖擊強度、拉伸程度呈現(xiàn)先增加后降低的變化特征，而彎曲強度呈現(xiàn)先增加后降低、再緩慢增加的變化特征；采用鈦酸酯偶聯(lián)劑時，力學(xué)性能指標呈類似變化特征且數(shù)值較采用硅烷偶聯(lián)劑時的力學(xué)指標大。

表4 偶聯(lián)劑含量對木塑復(fù)合材料性能的影響

(5)DOP對木塑復(fù)合材料性能測試結(jié)果如表5所示。隨著DOP含量的增加，沖擊強度和彎曲強度相應(yīng)增加，而拉伸程度相應(yīng)降低。

表5 DOP含量對木塑復(fù)合材料性能的影響

(6)CPE對木塑復(fù)合材料性能測試結(jié)果如圖5和圖6所示。隨著CPE含量的增加，木塑復(fù)合材料的沖擊強度和彎曲強度相應(yīng)增加，而拉伸程度相應(yīng)降低。

圖5 不同熱壓溫度下木塑復(fù)合材料的彎曲強度

圖6 不同熱壓溫度下木塑復(fù)合材料的彎曲強度

(7)在120 ℃、140 ℃、160 ℃、180 ℃和200 ℃等5種熱壓溫度條件下進行木塑復(fù)合材料的制備，分析不同熱壓溫度對木塑復(fù)合材料性能的影響，測試結(jié)果如圖7、圖8和圖9所示。隨著熱壓溫度的增加，木塑復(fù)合材料的沖擊強度、彎曲強度和拉伸強度均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，如160 ℃時，木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能指標最大。

圖7 不同熱壓溫度下木塑復(fù)合材料的彎曲強度

圖8 不同熱壓溫度下木塑復(fù)合材料的彎曲強度

圖9 不同熱壓溫度下木塑復(fù)合材料的彎曲強度

2 木塑復(fù)合材料在室內(nèi)裝飾的應(yīng)用

作為一種代木材料，木塑復(fù)合材料具有較好的防水性能、抗菌防腐性能、力學(xué)性能和吸音性能?？勺鳛閺N房地板、衛(wèi)生間吊頂、裝飾線條、踢腳線等。

2.1 木塑復(fù)合材料在室內(nèi)裝飾應(yīng)用優(yōu)勢

(1)貼近自然的美。木塑復(fù)合材料強調(diào)人與自然和諧發(fā)展的理念，木質(zhì)觸感和外觀能夠給予人們一種貼近自然的體驗，擁有回歸自然的感覺。

(2)制備及二次加工方法簡單。木塑復(fù)合材料包括木粉預(yù)處理和木塑復(fù)合材料加工工序，且二次回收加工方法簡單。

(3)節(jié)能環(huán)保。木塑復(fù)合材料制品不含甲醛、無油漆涂料，但可以通過著色劑制作出色彩多樣的款式，給予人們以無毒環(huán)保的綠色環(huán)境。

2.2 室內(nèi)裝飾中木塑復(fù)合材料的應(yīng)用場景

室內(nèi)裝飾中木塑復(fù)合材料的應(yīng)用場景主要有門窗、地板、踢腳線、隔音墻板和裝飾線條等。

(1)采用木塑復(fù)合材料制作的吊頂和地板，尺寸穩(wěn)定、防水、防潮且不變形，防蟲蛀，整體維護成本低。

(2)用于裝飾線條，有較好的安裝性能，造型多樣，色彩豐富、裝飾感強。給人以美的體驗，且環(huán)保無污染。

(3)用于室內(nèi)門或鋁材復(fù)合門窗，簡約大方，耐用。

(4)木塑復(fù)合材料的吸音板，具有吸音降噪功能，給人安靜的環(huán)境。

木塑復(fù)合材料的典型應(yīng)用場景如圖10和圖11所示。

圖10 門窗和地板

圖11 踢腳線和吸音板

3 結(jié)語

木塑復(fù)合材料是一種綠色環(huán)保材料，對木塑復(fù)合材料的制備方法進行研究，并分析了不同木質(zhì)種類、木粉粒徑、木粉含量、偶聯(lián)劑含量、增塑劑和熱壓溫度等類型或用量參數(shù)對木塑復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。實驗結(jié)果表明：采用楊木粉制備的木塑復(fù)合材料，在沖擊強度和彎曲強度上略高于鋸末粉；隨著木粉粒徑的增大，制品的沖擊強度逐漸降低，而彎曲強度呈現(xiàn)先上升后降低的變化特征；隨著木粉含量的增加，制品的彎曲強度逐漸降低；隨著硅烷偶聯(lián)劑含量的增加，制品的沖擊強度、拉伸程度呈現(xiàn)先增加后降低的變化特征，而彎曲強度呈現(xiàn)先增加后降低、再緩慢增加的變化特征；隨著DOP含量的增加，制品的沖擊強度和彎曲強度相應(yīng)增加，而拉伸程度相應(yīng)降低；隨著熱壓溫度的增加，制品的沖擊強度、彎曲強度和拉伸強度均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，在160℃時其力學(xué)性能最好。因此，室內(nèi)裝飾采用木塑復(fù)合材料作為現(xiàn)代室內(nèi)裝飾材料，在滿足室內(nèi)生活需要和美感的同時，還具有防水、防潮、隔音等功能，其應(yīng)用前景很好。