為了充分利用木質(zhì)纖維可再生、碳中性、低成本和來源豐富的優(yōu)勢(shì)，通過提高木質(zhì)纖維含量可達(dá)到降低塑木生產(chǎn)成本的目的，從而提高其在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力以及環(huán)境友好性。市售擠出成型的塑木中填充量可高達(dá)70wt.%，然而此類塑木中依然含有高達(dá)30wt.%的熱塑性聚合物，不可避免會(huì)帶來剛性較弱、易蠕變和熱膨脹系數(shù)大等問題，嚴(yán)重制約塑木在尺寸穩(wěn)定性要求較高的領(lǐng)域中應(yīng)用，尤其塑木作為戶外鋪板、墻板等建筑材料使用時(shí)，受長(zhǎng)期載荷的影響發(fā)生蠕變及受溫度變化發(fā)生熱脹冷縮現(xiàn)象，這都嚴(yán)重影響了塑木的在長(zhǎng)期使用過程中的耐久性。在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，繼續(xù)提高木質(zhì)纖維含量，則是一條有效的解決策略，高含量的木質(zhì)纖維不僅增強(qiáng)了消費(fèi)者的視覺和觸覺感受，而且?guī)砹四静奈鼭窠馕龅忍匦裕瑢?duì)進(jìn)一步拓寬木塑復(fù)合材料的應(yīng)用具有重要意義。
塑木的臨界木粉含量則取決于加工方式，注塑成型要求塑木熔體具有高流動(dòng)性，并且與擠出成型和熱壓成型相比需要更高的溫度與壓力，因而其木質(zhì)纖維含量往往不超過60wt.%，熱壓成型時(shí)不需要高流動(dòng)性，文獻(xiàn)報(bào)道可實(shí)現(xiàn)超過84wt.%填充量的塑木制備(利用各類熱固性膠黏劑制備的人造板不在討論之列)，然而熱壓過程中沒有單向流動(dòng)，木質(zhì)纖維與聚合物基體表現(xiàn)出隨機(jī)取向，較差的混合塑化過程不可避免地導(dǎo)致均勻性較差和缺陷較多等問題，因而往往伴隨著較弱的力學(xué)性能和長(zhǎng)期耐久性，并且其生產(chǎn)更是難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化。擠出成型則是目前塑木產(chǎn)業(yè)最常用的加工方式，與其他方法相比，擠出成型生產(chǎn)效率高、可連續(xù)化生產(chǎn)、混煉均勻、塑化效果好，此外木質(zhì)纖維沿?cái)D出方向具有一定的取向，在擠出方向可獲得更好的增強(qiáng)效果。然而進(jìn)一步提高擠出成型塑木的木質(zhì)纖維含量十分困難，這主要受限于高木質(zhì)纖維填充體系下的塑木 熔體粘度過高，使得 塑木 熔體在擠出加工過程中出現(xiàn)不穩(wěn)定流動(dòng)甚至熔體破裂現(xiàn)象，并且有限的聚合物基體難以完全包覆木質(zhì)纖維，現(xiàn)有的常用工藝和設(shè)備較難連續(xù)且穩(wěn)定地制備高填充 塑木。此外，對(duì)高填充塑木熔體的類固體流變行為認(rèn)識(shí)十分有限，缺乏系統(tǒng)的流變理論，這也是限制高填充塑木發(fā)展的重要原因之一。然而木質(zhì)纖維之間有通過離子鍵、氫鍵、范德華力以及物理纏結(jié)等相互作用結(jié)合在一起形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的潛力，因此，選擇合適的聚合物基體和添加劑并控制加工工藝，理論上可以進(jìn)一步提高塑木的填充量。
為了充分降低成本，增加環(huán)境友好性并獲得良好的木質(zhì)感，有研究以楊木纖維和毛竹纖維為原料，通過擠出成型制備超高填充聚丙烯基木塑復(fù)合材料(UH-塑木)。基于聚丙烯基體含量的大幅降低，本文對(duì)比分析了填充量和木質(zhì)纖維種類對(duì)UH-塑木 高低溫力學(xué)性能、高低溫蠕變性能、熱膨脹性能、尺寸穩(wěn)定性及吸水性能的影響。結(jié)果表明，隨著填充量從75%增加到90%，其線性熱膨脹系數(shù)大幅降低，蠕變應(yīng)變逐漸減小而在90%時(shí)增大；拉伸模量和彎曲模量隨填充量的增加先升高而后在90%時(shí)下降；拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度隨著填充量增加的逐漸降低；在低溫-30°C時(shí)UH-塑木 的拉伸和彎曲性能較高，高溫60°C時(shí)沖擊韌性較好。溫度、濕度及含水率變化均導(dǎo)致 UH-塑木 尺寸變化，其中厚度方向尺寸變化率最大，其次為寬度方向，長(zhǎng)度方向最小，表現(xiàn)出明顯的各向異性；濕度對(duì)UH-塑木 的尺寸穩(wěn)定性的影響遠(yuǎn)大于溫度的作用。楊木基UH-塑木 綜合性能優(yōu)于毛竹基UH-塑木，這與楊木纖維具有更大的長(zhǎng)徑比以及良好的界面結(jié)合有關(guān)。UH-塑木的研究為降低塑木生產(chǎn)成本和拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域提供了理論依據(jù)。
