新型建筑装饰材料-木质复合材料的的研究现状及应用前景-开题报告

木质复合材料的研究现状

    根据与木质材料复合的主要非木质材料的种类,对木质复合材料作了以下几种分类。在木质复合材料的多相体系中,除了木质材料成份和主要的非木质材料成份以外,可能还存在着一些次要的非木质材料成份(如在木材层积塑料中添加的少量润滑剂石墨)

1、木塑复合材料的研究

木塑复合材料是木质材料与低分子量的热固性合成树脂、热塑性乙烯单体或聚合物复合而成的一种木基———塑料的复合体。根据木质成份的组元形态可以分为不同的品种。

1.1木材塑料的研究

木材塑料是以整块木材为组元的木塑复合材料。由于在木材内部浸注了有机的聚合物,木材塑料在力学性能、耐磨性、尺寸稳定性及耐候性等方面都比木材有了很大的提高。根据浸注成份和生产工艺的差别,木材塑料可分为塑合木、浸渍木和胶压木。塑合木(WPC) 是用热塑性乙烯系单体浸注到木材的细胞腔和细胞壁中,通过引发剂、加热或辐射引发聚合反应制得的一种木材塑料。用热固性树脂如酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂等浸注到木材内部,通过加热引发缩聚反应制得的木材塑料称为浸渍木,而通过热压引发缩聚反应制得的木材塑料称为胶压木。1993 年,东北林业大学的李坚教授对塑合木的特点、制造工艺和此前国

内外对塑合木的研究状况作了全面的介绍, 对塑合木的性能及用途作了系统的概括。此后,国外有人做了用三聚氰胺树脂固定压缩木回弹的研究;浙江林学院的马灵飞等做了以自己配制的处理液处理桦木,用加热催化法试制塑合木的研究;东北林业大学的方桂珍等做了以低分子量三聚氰胺树脂固定杨木压缩木回弹的研究以及用低分子量酚醛树脂改性大青杨木材的研究。

1.2木材层积塑料的研究

木材层积塑料是以单板为组元,在浸注热固性树脂以后,通过热压工艺制得的木塑复合材料。若按照不同的纤维方向配置板坯中的各单板层,就可以制得力学性能不同的木材层积塑料。木材层积塑料具有质轻而高强、耐磨及绝缘性能好等特征,可广泛用于制造风扇叶片、滑道、轴承、无声齿轮等。

1.3木质碎料复合材料的研究

木质碎料复合材料是木质碎料或木粉与热固性合成树脂、热塑性乙烯系单体或聚合物复合,经挤出成型或压制成型制得的木塑复合材料。国外通过对木粉/ 聚丙烯复合材料的研究将这种复合材料推向了工业化生产。1993 年,中国林科院的王恺先生从国外考察回国后,对国外木粉/ 聚丙烯复合材料的生产工艺、产品性能和用途作了系统的介绍。国内也有用聚氯乙烯废料复合刨花板的研究。

1.4木塑纤维复合材料的研究将废弃或低等的木质材料与聚烯烃塑料混合制得的木塑纤维复合材料是一种极具发展前景的复合材料。利用气流成型或者无纺技术可以将木纤维和合成纤维随机地织到一起,然后根据需要模压成型。这种复合材料在尺寸稳定性、模压成型、抗张和抗冲击性方面都具有自身的优势。由于这种复合材料无毒,国外将其用作汽车车门内层、顶棚内层、仪表盘等非

受力构件,被喻为环保材料;与原来所采用的材料相比,这种复合材料不仅能有效地减轻汽车自重,而且能较大地提高汽车的隔音性和抗冲击性。除此以外,这种材料还可以广泛用于制造家具、模压门等。由于纤维和聚烯烃的分子极性不同,在两种材料界面产生的结合力不是很理想。为解决这一问题,国外的研究人员分别研究了木纤维/ 聚酯复合材料、木纤维/ 聚丙烯复合材料、木纤维/ 聚酯/ 酚醛树脂复合材料的物理力学性能;研究了以马来酸化聚丙烯为偶联剂的木纤维/ 聚丙烯纤维复合材料的物理力学性能,研究结果认为马来酸化聚丙烯能够有效地将极性的木质成分与非极性的高聚物成分结合在一起;研究了聚丙烯/ 木纤维复合材料的密度变化以及影响复合材料性能的因素。中国林科院木材工业研究所木质复合材料专题组在消化吸收国外经验的基础上,系统地做了聚乙烯和聚丙烯与木纤维的结合性能的研究、改性聚乙烯和聚丙烯的研究、影响复合材料性能的主要工艺因子的研究、平衡复合材料性能的研究以及木塑复合材料工艺试验研究等科研工作。目前,木材工业研究所在国内已经将这种材料实现了工业化生产并将其广泛地应用于汽车制造等行业。

2、木竹复合材料的研究

我国盛产竹。竹材与木材都是天然生长的有机体,同属非均质和各向异性材料。与木材相比,竹材又具有某些自身的特性如竹的硬度较高、强度较大、刚性较好等。根据复合材料力学理论,以竹材和速生材、小径材等为原料可以制成具有高性能、低成本的木- 竹复合材料。由于木材与竹材都有多种组元形式,两者经合理搭配可以制得多个品种的复合材料。目前,国内对竹木复合材料已做的研究包括竹木复合层积材的研究,竹木复合定向刨花板的研究,竹木复合胶合板的研究以及竹木复合中密度纤维板制造工艺的研究。由此看来,开发更多的木竹复合材料新产品还很有潜力。

3、天然纤维增强木质复合材料的研究

天然纤维增强的木质复合材料包括由棉、麻等天然纤维以及用它们织成的网状物或布与木质材料制得的复合材料。由于这些天然纤维存在伸长率大、易吸水等缺点,其应用范围受到了限制。

4、木材—金属复合材料的研究

木材可以以多种组元的形式与熔融金属、金属粉末、金属网或金属制得不同品种的复合材料。其中以熔化的合金或金属元素注入木材制得的木材—金属复合材料称为金属化木材或金属木。一般说来,木材—金属复合材料的力学性能有显著的提高,热传导和导电性也同样大大提高。此外,木材经含铅等重金属物质处理后,具有吸收X—射线功能,因此这类复合材料可用于有射线辐射的空间,作为地板、棚板、壁板等,有利于保护人体健康。

5、木材—无机物复合材料的研究

5.1阻燃木的研究

将阻燃无机化合物浸入并沉积在木材的细胞甚至细胞壁中形成不溶性无机物质从而得到的具有阻燃性能的复合材料称为阻燃木。阻燃木主要用在建筑行业,用于室内装修制造实木防火门等。日本专家早在1989 年以前就对阻燃木的形成机理及加工原理作了介绍。

5.2陶瓷木的研究

陶瓷的硬度和刚度都是各类材料中最高的,这是它的最大特征;陶瓷的抗压强度和耐磨性也非常高;陶瓷同时能给人以非常清洁卫生的视觉效果。因此,陶瓷木研究的方向就是在保持了木材的天然纹理和舒适的视觉和触觉效果的基础上,赋予木材以陶瓷的特性。陶瓷木的应用范围重点在于室内外装饰方面以及卫浴设备的制造等。

5.3无机胶结人造板

无机胶结人造板是以木质材料如刨花、木丝、纤维等为骨架,以无机材料如水泥、石膏为粘接剂制得的复合材料。无机胶接人造板既具有木材的质轻、强重比大、隔声、隔热的优点,又具有无机材料如水泥的高强度、耐水和阻燃等性能,因而在建筑行业中可广泛用于非承重墙体、天棚、地板、封檐板、室内装饰材等。国内外研究的无机胶接人造板主要有石膏刨花板、石膏纤维板、水泥刨花板和水泥纤维板等。

6、其它纤维增强木质复合材料的研究

除天然纤维外,一些无机纤维和合成纤维也可以以纤维或由此织成网或布的形式增强木质材料,以改善其力学性能的不足。常用的无机纤维有玻璃纤维、石棉和碳纤维等;合成纤维有涤纶、尼龙和特种合成纤维等。玻璃纤维力学强度很高,来源广泛,成本低廉,具有伸长率小、不吸水、不燃烧等优点,是一种理想的增强材料。国外对玻璃纤维增强木质材料的研究较早。我国也在玻璃纤维布覆面刨花板、玻璃纤维布覆面水泥模板、玻璃纤维束增强刨花板和玻璃纤维木质复合材料的工艺及工艺理论方面开展了一些研究。石棉是一种矿物纤维,具有耐酸、耐热、保温及不导电等特征,是耐磨复合材料的良好增强材料。碳纤维是由石墨晶

体构成的多晶纤维;典型的特种合成纤维增强材料是经过处理的对苯甲酰胺纤维,有“合成钢丝”之称,而且由于两者的成本都很高而仅限于用在航天领域等特殊用途,很难在一般领域得到普遍应用。

7、其他方面的研究

在木质复合材料产品中,浸渍树脂贴面板早已为大家所熟悉;强化复合地板也是风靡一时;而多相复合材料在此更是难以一一细说。随着科学技术的进步和科研工作的进一步开展,新型的木质复合材料产品还将层出不穷。

^范文提纲

1.木质复合材料的含义

1.1复合材料的定义及分类

2.木质复合材料的研究现状

2.1木塑复合材料的研究

2.1.1 木材塑料的研究

2.1.2 木材层积塑料的研究

2.1.3 木质碎料复合材料的研究

2.1.4 木塑纤维复合材料的研究

2.2 木竹复合材料的研究

2.3 天然纤维增强木质复合材料的研究

2.4 木材—金属复合材料的研究

2.5 木材—无机物复合材料的研究

2.5.1 阻燃木的研究

2.5.2 陶瓷木的研究

2.5.3 无机胶结人造板

2.6 其它纤维增强木质复合材料的研究

2.7 其他方面的研究

木质复合材料的发展前景

参考文献

[1]李坚新型木材东北林业大学出版社,1993.

[2]马灵飞,杨云芳,许英超浙江林学院学报,1996113 (1) :104～108.6

[3]王恺木质纤维复合材料:一种有发展前景的复合材料木材工业,1994 ,4(2) :32.

[4]中国林科院木材工业研究所木质复合材料专题组木/ 塑纤维复合材料力学性能平衡性初探木材

工业,1998 ,12 (3) :19～20 ,24.

[5]张齐生,孙丰文木材复合人造板及其制品开发木材综合利用信息1998(3) :2～4.

[6]陈广琪竹木复合材料的研究南京林业大学博士学位^范文,1991 ,3.

[7]王恺面向21世纪. 中国木材工业的发展初探[J]木材工业.1999.13(1):3-5.

[8]王恺.张奕.积极开发木质复合材料,优化木材资源高效利用[J]木材工业. 1990.4(1):19-20.

[9]王正.木质复合材料-木材工业的发展方向[J]世界林业研究. 1994,(2):45-50.

[10]张双保. 周宇等.木质复合材料界面研究[J] 北京木材工业.1998,(3):33-35.