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木塑复合材料在装配式建筑中的应用

来源:未知
 

 

摘    要:木塑复合材料(WPC)是采用热塑高分子聚合物与植物纤维(主要包括废旧木材、木材加工物、秸秆等)按照一定的比例在添加少量助剂的情况下采用一定加工工艺生产的一种复合材料,具有无毒、环保、美观、耐用等优点。该文归纳总结了几种市面上常用的木塑复合材料的材性,介绍了目前常见的木塑复合材料的应用场景,以期对木塑复合材料的研究使用起到推动作用。
 
关键词:木塑复合材料;聚氯乙烯;聚苯乙烯;聚丙烯;聚乙烯;丙烯腈丁二烯苯Z烯三元共聚物;
 
Application of Wood Plastic Composites in Prefabricated Buildings
XIE Yun-xia
Guangxi Modern Vocational and Technical College
 
Abstract:
Wood-plastic composite(WPC) is a kind of material produced by using thermoplastic polymer and plant fiber(mainly including waste wood,wood processing products,straw,etc.) in a certain proportion with a small amount of additives by a certain processing technology.It has the advantages of non-toxic,environmentally friendly,beautiful and durable.This paper summarizes the properties of several commonly used wood-plastic composite materials on the market.The current common application introduced of wood-plastic composite materials are introduced.In order to promote the research and use of wood-plastic composite materials.
 
Keyword:
wood-plastic composite; polyvinyl chloride; polystyrene; polypropylene; polyethylene; acrylonitrile-butadiene-styrene terpolymer;
 
木塑复合材料是一种新型的环保材料,是使用木材加工剩余物和塑料通过添加少量添加剂生产成型的环保型复合材料[1]。木塑复合材料兼具塑料制品的韧性、可加工性以及木材产品的力学性能和环保性[2]。木塑复合材料作为木材和塑料的替代品,因其实用、耐腐、抗菌、环保、吸音、造价低廉被广泛地应用于建筑室内外装饰装修工程。木塑复合材料不含甲醛、不用油漆着色,更具有装饰性、美观贴近自然,方便二次加工造型,力学性能优于实木,可连续自动化生产,满足大量长期使用的需求。并且可以根据特殊需求定制材性和功能。
 
1 木塑复合材料工程应用特性
木塑复合材料被用于室内外家具定制、装饰装修工程、建筑工程的门窗踢脚线等工程当中。这主要由于木塑复合材料具有以下性能和特点。(1)优良的可加工性能。木塑复合材料的主要组成成分是塑料和木质纤维,因此木塑复合材料极具可加工性,使用木材加工器具即可完成锯、钉、刨等加工方式。尤其是对钉子的握裹能力远远优于普通的木材[3]。(2)优良的力学性能。木塑复合材料的弹性模量介于木材的弹性模量和塑料的弹性模量之间。并且,由于混合作用和添加剂的催化,其抗压、抗折、抗弯强度高于一般木材相当于优质硬木[4]。(3)防潮、耐腐、抗老化。木塑复合材料由于使用塑料为主要原材料,具有塑料的各种性质,其中在家具装饰建筑工程中最突出的特点是长时间日晒情况下不易老化腐朽、防水防潮、耐酸碱腐蚀,且避免了木材易滋生细菌真菌易被虫蛀的缺点[5]。(4)可定制特殊功能。木塑复合材料通过选择不同的塑料、不同的添加剂、不同的生产法方式改变木塑复合材料的密度,同时也可使木塑复合材料具有特殊的功能,例如阻燃、防静电等[6]。(5)原料来源广泛、造价低廉,能够有效地消纳木材废弃物,保护森林资源和防止“白色污染”。
 
2 不同种类木塑复合材料性能
2.1 聚氯乙烯(PVC)木塑复合材料
PVC木塑复合材料具有良好电绝缘性、耐化学药品腐蚀性。由于复合材料中木质纤维的加入,木质纤维多孔且存在微小的毛细管道,所以PVC木塑复合材料还具有良好的吸水性。PVC木塑复合材料的力学强度与所选用的木质纤维的种类有关,木质纤维原料强度越大,PVC木塑复合材料的力学性能越优秀[7]。另外,PVC木塑复合材料具有良好的拉伸强度、抗压强度和机械耐磨性能。增塑剂的加入能够改善PVC木塑复合材料的低温脆断和低温加工性能,使PVC木塑复合材料的低温室外环境下的应用加工性能更加良好[8]。
 
2.2 聚苯乙烯(PS)木塑复合材料
PS木塑复合材料隔热、耐高温、耐光学老化、电绝缘。PS木塑复合材料可以使用废旧PS材料和木材加工物剩余材料制作。PS木塑复合材料同样具有吸水性,吸水性取决于木质纤维的质地,禾本植物的木质纤维制作的PS木塑复合材料的吸水性优于乔木木质纤维制作的PS木塑复合材料的吸水性[9]。不同的PS木塑复合材料的成型工艺可以改变其密度,进而影响PS木塑复合材料的阻燃隔热性。
 
2.3 聚丙烯(PP)木塑复合材料
PP木塑复合材料耐磨、耐热、电绝缘、耐化学性腐蚀。PP木塑复合材料耐磨、阻燃是其最大的应用特点[11]。使用聚十二羟基硬脂酸(RA-g-PHS)作为改性剂时,PP木塑复合材料能够获得最大的热稳定性。使用次磷酸铝(AP)作为改性剂时,PP木塑复合材料能够获得最大的阻燃性。使用腔穴传递式动态发泡工艺在掺高密度聚乙烯(HDPE)的条件下生产的PP木塑复合材料能够最大限度地提高PP木塑复合材料的冲击强度和耐磨性[12]。使用电离子对PP木塑复合材料进行辐射改性可以提高PP木塑复合材料的抗冲击性和抗弯拉破坏性能[13]。
 
2.4 聚乙烯(PE)木塑复合材料
PE木塑复合材料具有可加工性、力学性能良好、化学性质稳定,在紫外线、高温等室外环境下性态稳定。使用氢氧化钠(NaOH)对木质纤维进行预处理后能够使PE木塑复合材料获得更大的拉伸强度、冲击强度,更好的吸水性。使用纳米碳酸钙(NPCC)对PE木塑复合材料进行改性,能够使PE木塑复合材料的热稳定性提高,降低其高温变形率[14]。并且PE木塑复合材料绝大多数采用废弃PE材料与木屑加工而成,有效地消纳了废弃木屑木材加工废物和废弃PE,很大程度上缓解了环境压力。
 
2.5 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)木塑复合材料
ABS木塑复合材料兼具三种成分共同性能,耐化学腐蚀、耐热,具有高弹、高韧性、良好加工性能和电绝缘性能,更多用于高档家具、室外家具使用。ABS木塑复合材料中,木质纤维选用硬质松木纤维并且使用马来酸作为催化剂制备的ABS木塑复合材料,其界面相容性最佳,力学性能最优[15]。
 
3 木塑复合材料在建筑装修工程中的应用
3.1 木塑复合材料用于门窗板材装饰线材
木塑复合材料用于门、窗、板材、装饰线材等建筑装饰材料时具有突出的优势。这是由于门、窗、板材、等材料需要具有可加工性,方便加工成相应的造型结构,同时又要求具有足够的强度、刚度和抗蠕变性能[16]。采用木塑复合材料制作的门、窗、板材、地板、家具板材等不容易变形、结构稳定、防潮耐热。木塑复合材料的门、窗的连接方式主要为胶接,这是由于木塑复合材料含有有机塑料成分,塑料与胶水的相结合基于相似相容原理,结合强度更大,可与实木窗媲美,整窗强度高,抗风压,并且具有装饰性。木塑复合材料具有吸音降噪、保温隔热的性能。采用木复合材料装饰吊顶,铺设地板地板,由于能够保温、隔热、吸音、降噪从而使室内保持相对恒定的温度,降低用于维持室内温度的能耗,保持安静舒适的居住环境。木塑复合材料具有突出的耐候性和耐久性,颜色美观,耐化学光学老化,避免涂装修饰,防水、防潮、防蛀。这使得木塑复合材料的门、窗、板材、装饰材料的服役期限增加,降低经济成本和使用成本。
 
3.2 木塑复合材料用于户外家具
户外家具是指在开放或半开放性户外空间中,为方便人们健康、舒适、高效的公共性户外活动而设置的一系列相对于室内家具而言的用具,主要涵盖了城市公共户外家具、庭院户外休闲家具、商业场所户外家具等。木塑复合材料用于户外家具时拥有实木或铁制品或塑料制品无法比拟的优势。户外家具要求具有相当的强度、耐光老化、耐气候老化、方便造型、美观、无毒无污染等特点。与塑料或者金属质户外家具相比,木塑复合材料的户外家具具有美观、抗老化、耐腐蚀、免油漆装饰等优点,并且造价低廉[17];与实木户外家具相比,木塑复合材料的户外家具耐腐蚀、防虫蛀、抗气候变化带来的朽坏从而使用寿命长,具有极大的经济效益和社会效益。
 
3.3 木塑复合材料用于室内家具
目前,木塑复合材料在室内家具的应用主要集中在浴室板材、橱柜、板凳、桌椅、衣柜等方面。在卫浴家具方面,因其具有良好的防水性能,木塑复合主要用于脸盆架、换衣凳、换衣柜、浴缸架以及桑拿房等方面[18]。主要是由于木塑复合材料是木质纤维与塑料共混加工而成具有优良的防水性能,并且酸碱腐蚀环境下,材料性质不改变,材料不变形,不易被霉菌侵蚀,防霉防蛀。在橱柜家具方面,木塑复合材料防水防油污,易清洁打理,不易被清洁成分腐蚀,防滑抗菌。在桌凳类家具方面,木塑复合材料因其具有可加工性,可钻、锯、钉、刨、油漆饰、胶合等,并且不漆饰条件下也可处理成天然木纹理非常美观,可以加工成任意造型且强度满足使用要求。
 
4 结语
在提出碳中和、环境友好型经济等概念的大环境、大背景下,木塑复合材料作为一种绿色环保材料快速兴起符合发展趋势要求。木塑复合材料的原料主要为废旧回收塑料、废木粉等,并且材料性能优越,应用场景广泛,目前主要应用在内装、家具、建材等方面,能够有效降低能耗,消纳废弃物,具有经济效益、环保效益和社会效益,值得大力推广和使用。
 
参考文献
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