靳 玲， 張政鑫， 王 杰， 徐冬梅， 柳 峰

(徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 材料工程學(xué)院， 江蘇徐州 221140)

0 前言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境污染和能源緊缺問題越來越受到人們的重視。提高能源的利用率、控制污染物的排放量、改善環(huán)境質(zhì)量成為當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的重要內(nèi)容。我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，每年都會(huì)產(chǎn)生大量的農(nóng)作物植物纖維,如小麥秸稈、玉米秸稈、稻殼等。向不易燃燒、不易腐蝕和力學(xué)性能良好的熱塑性樹脂聚氯乙烯(PVC)中加入植物纖維制出的復(fù)合材料,成本低廉、成分環(huán)保，可以有效解決農(nóng)作物植物纖維對(duì)環(huán)境造成的污染與資源的浪費(fèi)。

1 研究背景

中國國家統(tǒng)計(jì)局公布的全國糧食生產(chǎn)數(shù)據(jù)顯示：2019年，中國的糧食總產(chǎn)量高達(dá)66 384萬t，居世界第一。其中，小麥總產(chǎn)量為13 359萬t，玉米總產(chǎn)量為26 077萬t，豆類總產(chǎn)量為2 132萬t。因此，我國每年都會(huì)產(chǎn)生大量的農(nóng)作物植物纖維,如小麥秸稈、玉米秸稈、稻殼等。

植物纖維一般有木本纖維、草本纖維和藤禾類纖維3種。植物纖維回收率低，很多會(huì)被焚燒,既污染生態(tài)環(huán)境又浪費(fèi)資源；而另一方面現(xiàn)代社會(huì)對(duì)塑料材料又提出了更高的要求，如降低成本、改進(jìn)自身不足的性能等。因此，人們開始將種類有限的單一塑料復(fù)合成各種新型復(fù)合材料，從而滿足各方面的要求。PVC具有不易燃燒、不易腐蝕和力學(xué)性能良好的特點(diǎn)，向PVC中加入植物纖維制備的復(fù)合材料,不僅低價(jià)環(huán)保，還可以有效解決農(nóng)作物植物纖維產(chǎn)生的環(huán)境污染與資源浪費(fèi)問題。

以木塑復(fù)合材料為例，木塑復(fù)合材料是國內(nèi)外近20年來蓬勃興起的一類新型綠色環(huán)保復(fù)合材料，是采用木本纖維材料和廢舊熱塑性塑料為主要原料，以一定比例添加特制助劑，通過擠出、模壓、注塑等成型方式形成的復(fù)合材料[1]。木塑復(fù)合材料不僅具有木本纖維材料高強(qiáng)度和高模量的優(yōu)點(diǎn)，還具有塑料高韌性和耐疲勞性的優(yōu)點(diǎn)[2]。作為一種綠色材料，木塑復(fù)合材料的開發(fā)和應(yīng)用已成為了研究的熱點(diǎn)，使用PVC基木塑復(fù)合材料正變得越來越普遍。除了木粉，秸稈粉、稻殼粉等植物纖維也被廣泛加入PVC塑料中。雖然PVC基木塑復(fù)合材料具有許多優(yōu)點(diǎn)，但是其耐熱性差，這限制了PVC基木塑復(fù)合材料的生產(chǎn)。因此，制備具有熱穩(wěn)定性的PVC基木塑復(fù)合材料已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)[3]。

2 改性方法

2.1 化學(xué)改性

2.1.1 加入偶聯(lián)劑進(jìn)行改性

在塑料配混中，偶聯(lián)劑是改善合成樹脂與無機(jī)填充劑或增強(qiáng)材料的界面性能的一種塑料添加劑，又稱表面改性劑。它在塑料加工過程中可降低合成樹脂熔體的黏度，改善填充劑的分散度以提高加工性能，進(jìn)而使制品獲得良好的表面質(zhì)量、力學(xué)性能、熱性能和電性能。偶聯(lián)劑用量一般為填充劑用量的0.5%～2.0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。偶聯(lián)劑一般由兩部分組成：一部分是親無機(jī)基團(tuán)，可與無機(jī)填充劑或增強(qiáng)材料作用；另一部分是親有機(jī)基團(tuán)，可與合成樹脂作用。偶聯(lián)劑主要包括硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑等。在不同類型的PVC/植物纖維復(fù)合材料中，加入不同類型的偶聯(lián)劑并對(duì)比其改性效果。結(jié)果表明：偶聯(lián)劑均能改善復(fù)合材料相關(guān)性能，改善PVC和植物纖維的兩相結(jié)合情況，但不同的偶聯(lián)劑改性效果不同。

以硅烷偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷 (KH-550)為例，其分子含烷氧基，可水解為羥基，羥基與植物纖維表面存在的羥基脫水成醚鍵，反應(yīng)機(jī)理見圖1。

圖1 硅烷偶聯(lián)劑KH-550與植物纖維反應(yīng)機(jī)理

袁杰等[4]采用模壓成型方法，研究PVC/稻殼木塑復(fù)合材料中加入不同含量的玻璃纖維(GF)，KH-550與鈦酸酯偶聯(lián)劑對(duì)木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能及摩擦磨損性能的影響。結(jié)果表明：用合適的偶聯(lián)劑處理能提升木塑復(fù)合材料的硬度、拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲彈性模量和耐磨性。其中，KH-550的增強(qiáng)效果比較好，加入KH-550 后，材料的拉伸強(qiáng)度為35.918 MPa、彎曲強(qiáng)度為60.067 MPa、彎曲彈性模量為4.212 GPa，都明顯高于加入鈦酸酯偶聯(lián)劑的木塑復(fù)合材料。

王博聞等[5]以PVC、秸稈粉(250目)、硅烷偶聯(lián)劑KH-570、鈦酸酯偶聯(lián)劑VP-201和無水乙醇混合，用模壓成型方法制備PVC基木塑復(fù)合材料并研究其相關(guān)性能隨秸稈粉含量及偶聯(lián)劑種類的變化。結(jié)果表明：鈦酸酯偶聯(lián)劑對(duì)PVC木塑復(fù)合材料的改性沒硅烷偶聯(lián)劑效果好；經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑改性的秸稈粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的PVC基木塑復(fù)合材料的洛氏硬度、彎曲強(qiáng)度均最大。通過掃描電鏡進(jìn)行觀察分析可得，隨秸稈粉用量的增大，其在基體內(nèi)部分布情況變差，會(huì)出現(xiàn)越來越嚴(yán)重的團(tuán)聚現(xiàn)象。偶聯(lián)劑改性的復(fù)合材料中，秸稈纖維(SF)能在復(fù)合材料基體中分布得更均勻。

王菲等[6]在PVC基木塑復(fù)合材料中加入不同種類的偶聯(lián)劑后，測(cè)試了復(fù)合材料的沖擊性能。結(jié)果表明：硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑和鋁酸酯偶聯(lián)劑都能改善復(fù)合材料的抗沖擊性能并且都存在最佳用量。其中，鈦酸酯偶聯(lián)劑效果最好，可以使復(fù)合材料的抗沖擊強(qiáng)度提高95.3%。

焦富強(qiáng)[7]研究了PVC/秸稈復(fù)合材料中，植物秸稈填充量和不同偶聯(lián)劑對(duì)復(fù)合材料各項(xiàng)性能的影響。結(jié)果表明：加入適量的偶聯(lián)劑可以改善復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度。

ZHANG Y J等[8]對(duì)木薯釜餾殘?jiān)?CSR)分別通過偶聯(lián)劑、機(jī)械活化(MA)和MA輔助偶聯(lián)劑(MACA)表面處理進(jìn)行了改性。用未經(jīng)表面處理和不同表面處理的CSR以PVC為聚合物基質(zhì)制備植物纖維/聚合物復(fù)合材料(PFPC)，并比較了復(fù)合材料的性能。與未處理的CSR/PVC復(fù)合材料相比，表面處理的CSR/PVC復(fù)合材料具有更好的力學(xué)性能、耐水性和尺寸穩(wěn)定性，這歸因于CSR和PVC基體之間界面性能的改善。

HONG J等[9]為了提高PVC基體和木粉之間的界面黏合強(qiáng)度，分別使用了5種偶聯(lián)劑并對(duì)其效果進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：氨基硅烷偶聯(lián)劑效果最好，最佳用量為PVC質(zhì)量的3%。

2.1.2 加入氧化劑進(jìn)行改性

通過加入氧化劑對(duì)植物纖維進(jìn)行表面處理，處理后的植物纖維與PVC制備復(fù)合材料并對(duì)比其性能。SHENG K G等[10]為了說明木本纖維素增強(qiáng)塑料復(fù)合材料中氧化劑處理的機(jī)理，用高錳酸鉀水溶液對(duì)毛竹竹粒進(jìn)行改性，然后將其填充在PVC基質(zhì)中。竹纖維素呈現(xiàn)出一定的親水性導(dǎo)致與疏水性PVC基質(zhì)相容性差。高錳酸鉀加入后可以獲得氫鍵纖維素(見圖2)，從而改變了親水性性質(zhì)，還增強(qiáng)了纖維素與塑料之間的相容性。同時(shí)，SHENG K G等[10]還研究了毛竹纖維增強(qiáng)PVC復(fù)合材料(BPPC)的力學(xué)性能和熱性能。結(jié)果表明：高錳酸鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%時(shí)，BPPC的拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大值(13.79 MPa)；高錳酸鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%時(shí)，斷裂模量和彈性模量分別達(dá)到最大值(30.36 MPa和3 261.89 MPa)；低濃度高錳酸鉀會(huì)氧化毛竹纖維的羥基，而高濃度高錳酸鉀則會(huì)降解毛竹纖維。

Cellulose—纖維素。

2.2 物理改性

2.2.1 加入無機(jī)材料進(jìn)行改性

在復(fù)合材料中加入二氧化鈦(TiO2)或GF等無機(jī)填料進(jìn)行改性。通常會(huì)考察填料的種類、粒徑、用量等對(duì)復(fù)合材料最終性能的影響。加入無機(jī)填料后，復(fù)合材料在一定的無機(jī)填料加入量下性能達(dá)到最優(yōu)。

王宣博等[11]在PVC/稻殼粉木塑復(fù)合材料中加入納米TiO2，對(duì)復(fù)合材料的性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明：復(fù)合材料的力學(xué)性能、防水性能和熱穩(wěn)定性先增加后降低。納米TiO2用量為PVC質(zhì)量的1%時(shí)，拉伸強(qiáng)度比未加入納米TiO2的復(fù)合材料提高了40.6%，8 d的吸水率由2.5%降低為1.6%，800 ℃殘?zhí)悸视?1.1%提高到29.5%。

袁杰等[4]在PVC/稻殼木塑復(fù)合材料中加入了GF，研究了GF用量對(duì)木塑復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：隨著GF用量的增大，木塑復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度以及彎曲彈性模量先增大后減小，硬度和彎曲強(qiáng)度先減小后增大。

史振葦?shù)萚12]在PVC基木塑復(fù)合材料中加入了白云母和凹凸棒土兩種無機(jī)剛性粒子，并對(duì)木塑復(fù)合材料進(jìn)行性能測(cè)試。結(jié)果表明：凹凸棒土比白云母更好地提高了木塑復(fù)合材料的熱變形溫度。當(dāng)白云母和凹凸棒土質(zhì)量份數(shù)為 3 份時(shí)，復(fù)合材料的熱變形溫度分別提高了 14.3 K和 19.7 K。

2.2.2 加入有機(jī)材料進(jìn)行改性

PVC/植物纖維復(fù)合材料中加入的有機(jī)材料通常包括類似馬來酸酐接枝聚乙烯(MAPE)的高分子材料和鄰苯二甲酸二辛酯等小分子材料。有機(jī)材料的加入均對(duì)復(fù)合材料性能產(chǎn)生了較明顯的改善。

王寶云等[13]采用模壓成型方法以氯化聚乙烯(CPE)、MAPE、丙烯酸酯(ACR)等作為改性劑加入PVC混合，測(cè)試改性劑與木粉對(duì)PVC/聚乙烯(PE)力學(xué)性能和加工性能等的影響。結(jié)果表明：CPE能提高PVC/PE的相容性和力學(xué)性能；MAPE大幅度提高PVC/PE的界面作用；ACR能顯著改善PVC/PE的加工性并增大儲(chǔ)存能量；木粉大幅度提高了PVC/PE的儲(chǔ)存能量并降低了加工性能。

QI R G等[14]在PVC/桉樹復(fù)合材料中加入改性劑丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈(ASA)，在模擬氙燈人工老化條件下，復(fù)合材料的物理和力學(xué)性能下降，但ASA改性的木塑復(fù)合材料耐老化性優(yōu)于未改性復(fù)合材料，在ASA添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%時(shí)樣品性能最佳。

XIE Z H等[15]使用雙螺桿擠出法制備了分別具有鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、腰果酚乙酸酯(CA)和環(huán)氧脂肪酸甲酯(EFAME)的PVC/木粉(WPVC)復(fù)合材料，表征了增塑劑對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能、動(dòng)態(tài)力學(xué)、熔體流變性質(zhì)以及增塑劑熱遷移的影響。結(jié)果表明：WPVC/DBP和WPVC/EFAME復(fù)合材料具有更好的斷裂伸長(zhǎng)率。然而，具有生物基增塑劑的復(fù)合材料表現(xiàn)出明顯更高的沖擊強(qiáng)度。動(dòng)態(tài)流變測(cè)試表明，WPVC/EFAME復(fù)合材料具有最低的儲(chǔ)能模量、損耗模量和復(fù)數(shù)黏度，但EFAME比其他增塑劑更容易從復(fù)合材料中遷移出來。

李東昶[16]對(duì)PVC/稻殼木塑復(fù)合材料進(jìn)行增韌改性，選取了3種不同增韌機(jī)理，6種不同的增韌劑，其中有機(jī)增韌劑4種，每種增韌劑按同比例變化添加量加入PVC/稻殼木塑復(fù)合材料中。結(jié)果表明：熱塑性彈性體增韌劑三元乙丙橡膠(EPDM)、乙烯辛烯共聚物(POE)、乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)和苯乙烯丁二烯嵌段共聚物(SBS)分別單獨(dú)加入PVC/稻殼木塑復(fù)合材料中，4種增韌劑中EVA作為增韌劑且添加質(zhì)量分量為30%時(shí)對(duì)復(fù)合材料的增韌效果最好。

2.3 控制制備工藝

除了加入不同改性劑進(jìn)行改性，復(fù)合材料制備時(shí)的工藝條件也對(duì)復(fù)合材料的相關(guān)性能產(chǎn)生了重要的影響。

劉玉星等[17]以竹片、復(fù)合PVC薄膜采用熱壓或冷壓工藝制備全新的PVC木塑復(fù)合材料。通過改變熱壓溫度和熱壓時(shí)間來研究不同條件下所制出的PVC木塑復(fù)合材料力學(xué)性能及界面性質(zhì)。研究制備厚度為1 cm、面積為10 cm2的木塑復(fù)合材料樣品，當(dāng)熱壓溫度為180 ℃、熱壓時(shí)間為750 s、PVC質(zhì)量為0.3 g時(shí)加入硅烷偶聯(lián)劑KH-550可以提高PVC木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能。在最佳加工條件下加入 KH-550質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1% 時(shí)，材料的膠合強(qiáng)度為1.212 MPa。

3 主要性能

3.1 力學(xué)性能

PVC基植物纖維復(fù)合材料的力學(xué)性能一直受到極大重視，復(fù)合材料的力學(xué)性能對(duì)其后續(xù)推廣應(yīng)用有著重要的參考價(jià)值。主要考察植物纖維種類、用量，改性添加劑種類、用量和配比對(duì)力學(xué)性能的影響。大多數(shù)研究結(jié)果表明，改性后復(fù)合材料的力學(xué)性能均能得到加強(qiáng)。

沈凡成[18]使用木粉與廢舊塑料重新復(fù)合制成PVC/植物纖維木塑復(fù)合材料，在復(fù)合材料中添加了胺類改性劑M，又分別加入丙烯腈苯乙烯共聚物(AS)和聚酰胺蠟兩種物質(zhì),結(jié)果表明改性劑處理木粉后,木塑復(fù)合材料的性能得到改善。隨著改性劑添加量的增加,復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度和硬度都呈先上升后下降的趨勢(shì)。AS的加入對(duì)復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度及硬度有明顯增強(qiáng),但其削弱了復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度。聚酰胺蠟的加入削弱了復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度,沒有起到增強(qiáng)的作用,但少量的聚酰胺蠟對(duì)復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度和硬度有增強(qiáng)作用,過量則相反。

李麗渝等[19]研究了多種植物纖維和不同含量的偶聯(lián)劑所制得的PVC復(fù)合材料。結(jié)果表明：加入偶聯(lián)劑的PVC/植物纖維木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能提高。對(duì)不同含量的稻殼粉與花生殼粉的PVC/植物纖維木塑復(fù)合材料進(jìn)行性能測(cè)試，得出質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的稻殼粉填充 PVC基木塑復(fù)合材料的硬度最大，拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度都最大。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的稻殼粉填充 PVC基木塑復(fù)合材料硬度最小，復(fù)合材料的硬度幾乎不隨花生殼粉含量的變化而變化。

唐婷等[20]通過單因素法分析了PVC基木塑復(fù)合材料中稻殼粉的最佳用量,加入一些偶聯(lián)劑發(fā)現(xiàn),稻殼粉在PVC中的含量越多,復(fù)合材料的硬度越小。隨著稻殼粉含量的增加，復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度不斷降低。當(dāng)復(fù)合材料中，稻殼粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大值(39.91 MPa)。當(dāng)加入偶聯(lián)劑后,復(fù)合材料的各項(xiàng)性能都有所加強(qiáng)。

劉丁寧等[21]以蘆葦秸稈、稻秸稈、麥秸稈為填充材料，以PVC 為基體材料，采用擠出成型工藝制備3種PVC/秸稈類纖維復(fù)合材料。結(jié)果表明:3種秸稈類纖維中， PVC/蘆葦秸稈復(fù)合材料結(jié)合界面和力學(xué)性能最佳，PVC/蘆葦秸稈纖維復(fù)合材料的拉伸、彎曲和沖擊強(qiáng)度分別為 36.79 MPa，67.19 MPa 和 7.01 kJ/m2，比 PVC/麥秸稈纖維復(fù)合材料分別提高了 104.62%、89.7%、99.72%。

劉俊等[22]在對(duì)PVC/稻殼纖維木塑復(fù)合材料的研究中，探索了GF和偶聯(lián)劑的加入對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：隨著GF含量的增加PVC/稻殼纖維木塑復(fù)合材料的硬度和彎曲強(qiáng)度先減小后增大，拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度先增大后減小。

梁佳蓓[23]研究了在WPVC復(fù)合材料中，調(diào)節(jié)木粉含量、粒徑和種類后復(fù)合材料的力學(xué)性能。結(jié)果表明:隨著木粉含量增加，WPVC復(fù)合材料的拉伸性能和沖擊性能下降；同時(shí)木粉的粒徑也對(duì)WPVC復(fù)合材料的力學(xué)性能有一定影響。

楊克倫[24]在PVC木塑復(fù)合材料中，選擇60目、100目、150目木粉作為基礎(chǔ)木粉，300+目木粉作為級(jí)配木粉，從而獲得更高的堆砌體積分?jǐn)?shù)。對(duì)模壓得到木塑板材進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試。結(jié)果表明：基礎(chǔ)木粉(100目)與級(jí)配木粉質(zhì)量比為3∶7時(shí)，PVC木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能最佳。

LIU H等[25]研究了一種在聚合物復(fù)合材料中高價(jià)值利用SF的方法。通過熔融混合制備了PVC/SF復(fù)合材料和涂有液態(tài)丁腈橡膠(LNBR)的SF與PVC的復(fù)合材料(PVC/LNBR-SF)。力學(xué)性能分析表明：由于LNBR的增容和增韌作用，PVC/LNBR-SF復(fù)合材料比PVC/SF復(fù)合材料具有更好的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和缺口沖擊強(qiáng)度。掃描電子顯微鏡結(jié)果表明：LNBR在一定程度上改善了SF在PVC基體中的分散性。

鄒玉[26]制備了PVC/玉米秸稈粉(CSF)/劍麻纖維復(fù)合材料，探討了劍麻纖維長(zhǎng)度和添加量對(duì)混雜增強(qiáng)的PVC基復(fù)合材料性能的影響。通過對(duì)混雜增強(qiáng)的PVC基復(fù)合材料斷面掃描分析，劍麻纖維和CSF在PVC基體中形成彼此互相穿插的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中劍麻纖維是骨架，起到支撐的作用，CSF是橋梁，起到連接作用。性能測(cè)試結(jié)果也表明，PVC/CSF/劍麻纖維復(fù)合材料性能較好，彎曲強(qiáng)度和彎曲模量均明顯提高。相較于PVC/CSF和WPVC，PVC/CSF/劍麻纖維復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度提高了56.7%和50.3%,彎曲模量提高了47.4%和52.9%。

3.2 熱穩(wěn)定性能

PVC基植物纖維復(fù)合材料廣泛用于戶外遮陽板等產(chǎn)品，如果材料受熱易變形會(huì)限制其后續(xù)應(yīng)用。PVC本身熱穩(wěn)定性差，因此，在保證力學(xué)性能的基礎(chǔ)上，復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性也是需要關(guān)注的性能。主要研究復(fù)合材料配比、植物纖維類型、預(yù)處理方式等對(duì)熱穩(wěn)定性的影響。

朱碧華等[27]對(duì)3種殼類植物纖維——榛子殼、椰子殼、稻殼復(fù)合材料性能進(jìn)行研究。其中，對(duì)于3種木塑復(fù)合材料熱穩(wěn)定性的研究表明，3種木塑復(fù)合材料的失重速率大致可以分為三個(gè)階段，稻殼/PVC失重較大，通過分析可能是因?yàn)榈練?PVC的吸水率較大。實(shí)驗(yàn)中榛子殼的起始溫度最高且殘余質(zhì)量最大，故榛子殼/PVC的熱穩(wěn)定性能最好。

錢晨等[28]研究了木粉填充高密度聚乙烯(HDPE)/PVC的熱穩(wěn)定性能，通過改變PVC的質(zhì)量進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果表明：木粉與PVC熱分解特性相似，PVC可以促進(jìn)木粉成碳，PVC形成的碳層結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定,可以與木粉的碳骨架相結(jié)合從而起到保護(hù)作用，以此提高材料的熱穩(wěn)定性。

邵笑等[29]采用桉木粉、楊木粉、松木粉和竹粉4種木本纖維與PVC制備木塑復(fù)合材料，研究了PVC基木塑復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性能，結(jié)果表明PVC/松木復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性最好。

王磊等[30]在制備PVC/稻殼復(fù)合材料前，先用4種方法對(duì)稻殼進(jìn)行預(yù)處理——水熱、微波、堿處理和苯甲?；幚恚瑴y(cè)試不同預(yù)處理方法在模擬土壤老化條件下對(duì)PVC/稻殼復(fù)合材料抗老化及熱學(xué)行為的影響。結(jié)果表明：4種預(yù)處理均能提高PVC/稻殼復(fù)合材料抗老化及熱學(xué)性能。苯甲?；幚淼男Ч詈茫M土壤老化21 d后，苯甲?；幚鞵VC/稻殼復(fù)合材料的稻殼分布均勻，界面結(jié)合較好，熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能整體較突出，苯甲酰化處理PVC/稻殼復(fù)合材料初始熱分解溫度比未處理的PVC/稻殼復(fù)合材料提高了3.9%。

LI Y Y等[31]將棉稈纖維通過堿和銅乙醇胺(CE)溶液進(jìn)行連續(xù)兩個(gè)步驟的改性，制備了未改性和改性的PVC/棉稈纖維復(fù)合材料。結(jié)果表明：通過CE溶液的改性，樣品的拉伸強(qiáng)度、拉伸模量、沖擊強(qiáng)度、耐水性和熱變形溫度均不斷提高。棉稈纖維表面上銅的存在改善了PVC/棉稈纖維復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性。

3.3 磨損性能

目前，有關(guān)復(fù)合材料的磨損性能的研究不多，但磨損性能也是材料推廣應(yīng)用的參考指標(biāo)。主要探討加入無機(jī)納米填料的類型、用量，植物纖維的種類、配比對(duì)材料耐磨性能的影響。

唐健鋒等[33]通過在PVC/稻殼木塑復(fù)合材料中加入納米碳酸鈣和偶聯(lián)劑研究了復(fù)合材料的耐摩擦磨損性能。結(jié)果表明：稻殼質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%時(shí)，復(fù)合材料的磨損量小，摩擦因數(shù)大。添加的納米碳酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時(shí)，復(fù)合材料的耐磨性能好。使用KH-550處理后，提高了復(fù)合材料的耐磨性能。

陳冬梅等[34]選用椰子殼等4種殼類纖維和PVC制備復(fù)合材料。結(jié)果表明:PVC/稻殼纖維復(fù)合材料的界面結(jié)合和力學(xué)性能更優(yōu)異，而且在相同應(yīng)力作用下，PVC/稻殼纖維復(fù)合材料蠕變應(yīng)變值最小，在相同磨損條件下，比磨損率最小為6.96×10-5mm3/(N·m)，摩擦因數(shù)最小。

YOTKAEW P等[35]通過摻入合成纖維(即E玻璃纖維、S玻璃纖維和碳纖維)來開發(fā)木材/PVC復(fù)合材料，同時(shí)還考慮了3種不同的木粉，包括木霉木、巴西橡膠樹和印度芒果。結(jié)果表明：合成纖維的添加顯著改善了木材/PVC復(fù)合材料的彎曲性能。不同木材類型的木材/PVC復(fù)合材料的比磨損率沒有明確的趨勢(shì)。就耐磨性而言，S玻璃纖維和木霉木最適合于共同增強(qiáng)木材/PVC復(fù)合材料。

4 發(fā)展方向

木塑復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能，以及可觀的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，是一個(gè)非常有前途的材料[36]。今后主要可發(fā)展的方向有以下幾個(gè)：

(1) 配方環(huán)?！，F(xiàn)代社會(huì)注重材料的綠色環(huán)保性，如果一味追求性能提高而加入有機(jī)偶聯(lián)劑等成分，必然對(duì)復(fù)合材料的綠色環(huán)保性產(chǎn)生不良影響。

(2) 良好的界面結(jié)合性。復(fù)合材料的界面結(jié)合是必然要研究的一個(gè)方向，這決定著材料的性能優(yōu)劣，影響材料的使用范圍。

(3) 簡(jiǎn)化制備工藝。復(fù)合材料的制備工藝應(yīng)該更具操作性，如果制備工藝過于繁復(fù)則不利于復(fù)合材料的生產(chǎn)應(yīng)用推廣，無法產(chǎn)生社會(huì)效益。

5 結(jié)語

作為新興的環(huán)保材料，PVC基植物纖維復(fù)合材料可應(yīng)用于塑料制品的幾乎所有領(lǐng)域，這提供了PVC基植物纖維復(fù)合材料廣闊的市場(chǎng)空間。此外，大多數(shù)用于PVC基植物纖維復(fù)合材料的原料使用廢料回收塑料，這也提供了一個(gè)經(jīng)濟(jì)的解決白色污染的方法。綜上所述，PVC基植物纖維復(fù)合材料有著良好的發(fā)展前景，值得推廣。