生物质复合材料是将木材以刨花、纤维、木粉的形态作为增强材料或填料添加到塑料中，并通过加热使木材与熔融状态的塑料进行复合而得到的新型材料。该材料制成的产品不仅充分保留了木质材料与塑料的优点，而且在很大程度上克服了木材的缺点。具有重量轻、吸水吸湿性小、不易变形、体积稳定、抗虫蛀、耐腐蚀、强度大、强重比小等一系列优良的物理力学性能。特别是这种发泡/木塑材料没有普通木质人造板的甲醛释放问题，无污染、可回收，是一种绿色环保型材料，在室内使用尤为适合、放心。
发泡/木塑复合材料和木材一样，具有良好的加工性能和装饰性能，可锯、刨、钻、钉等机械加工，其表面可进行各种饰面装饰。而且具有良好的耐侯性，可在室外环境下使用。因此，不仅可以广泛应用在经常使用木材和木质人造板的室内家具和室内装饰等行业，而且也可广泛应用于不适合使用木材和木质人造板的室外工程，如活动板房、包装材料等，是一种理想的木材和木质人造板的替代品。
发泡/木塑复合材料，其两大主要原料木材―可广泛利用森林采伐和木材加工剩余物及沙生灌木平茬枝条；塑料―可利用各种回收废旧塑料，而且复合材料本身还可回收再用，是一种地道的“环保”、生态材料。具有广阔的发展和应用前景，是目前木材科学技术领域一个十分重要的研究方向。
本研究以沙柳刨花和聚乙烯塑料为原料，采用聚合物发泡技术与人造板生产技术相结合的工艺，并对其工艺和性能进行分析讨论。该产品的开发不仅为沙柳利用开辟了一条新途径，而且对于环境保护和生态建设具有十分重要的现实意义。
一、材料与方法
（一）主要原材料与设备
1.试材沙柳：采自位于毛乌素沙地的内蒙古鄂尔多斯 市伊金霍洛旗境内，属于干旱、半干旱地区。在沙柳林选择采集生长发育良好的枝条，在伊金霍洛旗乌兰集团刨花板厂加工成刨花，干燥后含水率为5%―6%。
2.热塑性塑料：来自市场购买的聚乙烯塑料农膜，主要成分为聚乙烯（PE）,密度为0.9g/cm3,熔融温度为125.0C_1350C。
3.发泡剂：AC发泡剂，由山东淄博日月星化工股份有限公司生产。
4.试验设备及仪器：主要有电子天平、物理天平、万能试验热压机、冷压机、微机控制电子万能力学试验机、干燥箱、精密推台锯锯机、木质模具、厚度规等。
（二）试验方法：
本试验采用发泡技术与人造板热压工艺相结合的技术。采用正交试验法对试验结果进行分析。先分别称取相应重量的刨花和发泡剂，并将其搅拌均匀，将搅拌好的原料尽量均匀的铺撒在模具中，并铺装成板�。放入热压机加热到一定温度，使塑料熔融，刨花软化，并在一定压力作用下，热压成板。再放入冷压机冷却定型，将板材在室温下冷却24h后，对试件进行裁边并进行力学性能测试。
试验中采用L9【34】正交表安排试验，重点考察4个工艺因素复合温度、复合时间、发泡剂加入量和木塑比对板材静曲强度（MOR）、弹性模量(MOE)、2h吸水厚度膨胀率（TS）的影响，并通过极差和方差分析影响板材物理力学性能的因素。各因素的水平安排见表1。正交试验设计见表2。
注：每个条件重复三次
二、试验结果分析
（一）试验结果与计算
1、试验结果
冷压后的板材在室温下放置24h后，参照JIS A5905:2003的要求，对板材进行取样和性能测试。测试结果见表3
2、试验结果分析
通过试验分析，探讨工艺因素变化对板材性能的影响趋势，找出制板的最佳工艺条件，实现通过控制工艺因素达到提高板材性能的目的。
根据试验结果，进行方差分析和显著性检验，其结果见表4
注：显著性a=0.0001非常显著，用**表示
a=0.05显著，用*表示
1、各因素对板材静曲强度影响的分析
通过表4、表5可以看出，发泡剂加量对板材的静曲强度有一定影响。发泡剂的加入可以有效提高板材的静曲强度，而且随着发泡剂加量的增加，板材的静曲强度呈先增大后减小的趋势；复合时间是影响静曲强度的一个非常显著的因子，复合时间越长，静曲强度越大；木塑比越大，板材的静曲强度越大；复合温度在第二水平时静曲强度最大，因此得出影响静曲强度的较优工艺条件是：木塑比40%、复合温度1700C、发泡剂加量3%、复合时间1.5min/mm。
2、各因素对板材弹性模量的影响分析
弹性模量代表板材的刚度和弹性。通过表4、表5可以看出：复合温度是影响弹性模量大小的一个非常显著的因子，随着温度的升高，弹性模量的变化趋势为先增大后减小，即在1700C达到最大；发泡剂加量对弹性模量有一定影响，在第二水平时，即加入量为3%时弹性模量的值最大；复合时间为1.2min/mm时弹性模量的值最大，时间过短或过长都会导致弹性模量的值降低；木塑比越大，板材的弹性模量也越大。因此得出影响弹性模量的较优工艺条件是：复合时间1.2min/mm、复合温度1700C、木塑比40%、发泡剂加量3%。
3、各因素对板材2h吸水厚度膨胀率影响的分析
2h吸水厚度膨胀率是反映复合材料在200C/2h浸水条件下的尺寸稳定性，它的值越小，说明板材的稳定性越好。通过表4、表5可以看出：吸水厚度膨胀率随温度的升高呈先减小后增加的趋势，当温度是1700C时，值达到最小；发泡剂加量为6%时，值最小；复合时间为1.2min/mm时，值最小；木塑比为40%时，板材的吸水厚度膨胀率最小。因此得出影响吸水厚度膨胀率的较优工艺条件为：温度1700C、复合时间1.2min/mm、发泡剂加量6%、木塑比40%。
三、结论
1.以沙柳刨花和聚乙烯塑料为原料，加入一定量的AC发泡剂，在一定的工艺条件下，采用先热压、后冷压的方法，可以制成合格的超低密度复合刨花板。
2.选定的最优工艺条件是：复合温度1700C、发泡剂加量3%、复合时间1.2min/mm、木塑比40%。
3.以AC发泡剂可以有效的改善生物质木基复合材料的物理力学性能，其各项力学性能指标都符合JIS A 5905:2003标准。
京ICP备14000539号