隨著塑木復(fù)合材料產(chǎn)量和應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，其韌性差、蠕變等問題逐漸暴露出來。目前針對(duì)塑木復(fù)合材料增強(qiáng)增韌的研究較多，方法主要有添加增強(qiáng)體(剛性粒子、增強(qiáng)纖維)、改善塑料基體的韌性(塑料改性處理)、使用相容劑改善生物質(zhì)纖維與聚合物之間的界面相容性等。增強(qiáng)纖維在高分子復(fù)合材料中已廣泛應(yīng)用，對(duì)塑木同樣也具有比較有效的增強(qiáng)、增韌作用常用于復(fù)合材料的纖維可分為有機(jī)和無(wú)機(jī)纖維2大類，有機(jī)纖維又可分為天然纖維素纖維和合成纖維，無(wú)機(jī)纖維又可分為金屬纖維和非金屬纖維。為了達(dá)到不同的增強(qiáng)目的，如提高模量、強(qiáng)度或韌性，可以選擇不同種類的纖維。
玻璃纖維增強(qiáng)塑木復(fù)合材料
玻璃纖維具有抗拉強(qiáng)度高、彈性模量高、耐磨損等特點(diǎn)，是最早被用來增強(qiáng)樹脂合成復(fù)合材料的纖維。玻璃纖維增強(qiáng)塑木復(fù)合材料方面的研究較多，通過先造粒后熱壓成型方式利用玻璃纖維來增強(qiáng)塑木。
粉/高密度聚乙烯(HDPE)復(fù)合材料，即玻璃纖維、木粉和塑料三者相互作用形成了穩(wěn)定的三維空間結(jié)構(gòu)，這種三維結(jié)構(gòu)作為堅(jiān)固骨架在塑料基體中存在，阻止了裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展，從而提高了復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度和抗沖擊性能;該研究結(jié)果還顯示塑木復(fù)合材料的力學(xué)性能隨著玻璃纖維含量的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。玻璃纖維增強(qiáng)塑木復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度存在一個(gè)纖維含量的“臨界值”，當(dāng)纖維含量小于“臨界”時(shí)，纖維太少，增強(qiáng)效果不明顯;纖維含量過多，則會(huì)產(chǎn)生纖維團(tuán)聚，導(dǎo)致材料力學(xué)性能下降。但該“臨界值”不是一個(gè)固定的數(shù)值，會(huì)因纖維長(zhǎng)度、塑料基體的類型和含量、加工工藝(加工溫度、成型方法等)等因素的改變而變化。
礦物質(zhì)纖維增強(qiáng)塑木復(fù)合材料
礦物質(zhì)纖維作為增強(qiáng)材料應(yīng)用得比較多的有玄武巖纖維和礦物棉。玄武巖纖維與玻璃纖維性能相近，是由二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化鐵和二氧化鈦等氧化物組成的玄武巖石料在高溫熔融后快速拉制而成的一種新型無(wú)機(jī)高性能纖維，除了具有高強(qiáng)度、高模量的特點(diǎn)外，還具有耐高溫性佳、抗壓縮強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度高等優(yōu)異性能，適應(yīng)于各種環(huán)境下使用，被廣泛應(yīng)用于復(fù)合材料中。
塑木復(fù)合材料以其獨(dú)有的環(huán)保優(yōu)勢(shì)高速發(fā)展20多年，在經(jīng)歷了現(xiàn)階段的瓶頸期后，下一步勢(shì)必會(huì)向高效率、高性能、高品質(zhì)方向發(fā)展。采用添加增強(qiáng)纖維的方式來提高塑木復(fù)合材料的強(qiáng)度，特別是提高塑木復(fù)合材料的抗沖擊性能，是一種有效的方法，對(duì)于拓展塑木復(fù)合材料的應(yīng)用具有十分重要的意義。然而，纖維增強(qiáng)塑木復(fù)合材料目前尚處于研究階段，距離產(chǎn)業(yè)化還有一段路要走，具體需要解決以下幾方面問題:
1) 進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率。僅就普通塑木復(fù)合材料而言，國(guó)內(nèi)目前擠出生產(chǎn)效率普遍較低，擠出速度平均不到1m·min－1。提高生產(chǎn)效率可從原料的穩(wěn)定、配方的優(yōu)化、裝備的改進(jìn)以及工藝水平的提高等方面著手，其中最重要的當(dāng)屬擠出裝備和工藝的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)高效塑化、低溫?cái)D出、精確定型和有效冷卻是提高擠出生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。對(duì)于纖維增強(qiáng)的高性能、高品質(zhì)塑木產(chǎn)品，要實(shí)現(xiàn)快速產(chǎn)業(yè)化，生產(chǎn)效率的提高更是勢(shì)在必行。
2) 研制纖維增強(qiáng)塑木復(fù)合材料專用裝備。纖維在喂料時(shí)容易“架橋”，在基體中也不易分散均勻、易結(jié)團(tuán)，而且過于劇烈的分散剪切還會(huì)導(dǎo)致大部分纖維斷裂，特別是對(duì)于比較軟的柔性纖維，這些問題更為明顯。解決這些技術(shù)問題，需要對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行完善和改進(jìn)，例如在混煉設(shè)備中可以考慮針對(duì)高黏度特性的塑木復(fù)合材料熔體配置專用螺桿，既達(dá)到纖維分散的效果，又不會(huì)對(duì)纖維產(chǎn)生過高的剪切。
3) 開發(fā)連續(xù)纖維增強(qiáng)塑木復(fù)合材料技術(shù)。連續(xù)纖維在增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料中已經(jīng)有比較普遍的應(yīng)用，可采用的成型方法也較多，如拉擠法、注塑法、纏繞法、浸漬熱壓法等，其增強(qiáng)效果明顯要好于短切纖維。塑木復(fù)合材料在連續(xù)纖維增強(qiáng)方面目前研究較少，未形成成熟的增強(qiáng)技術(shù)，其難點(diǎn)仍然在于塑木復(fù)合材料熔體的流動(dòng)性較低，成型加工存在局限性。
4) 開拓高性能塑木復(fù)合材料市場(chǎng)。當(dāng)前呈現(xiàn)在大眾面前的塑木復(fù)合材料絕大多數(shù)為附加值不高、性能偏低的裝飾材料，如室外鋪板、涼亭、柵欄、外墻掛板、室內(nèi)吊棚及內(nèi)墻裝飾板等，鮮有附加值較高的汽車座椅、內(nèi)飾以及門窗、家具等對(duì)強(qiáng)度或抗沖擊性能要求較高的塑木復(fù)合材料。這些市場(chǎng)領(lǐng)域的開拓將提高對(duì)高性能塑木復(fù)合材料的需求，進(jìn)而帶動(dòng)纖維增強(qiáng)塑木復(fù)合材料的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
