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,通過提高木質(zhì)纖維含量可達到降低塑木生產(chǎn)成本的目的,從而提高其在市場上的競爭力以及環(huán)境友好性。市售擠出成型的塑木中填充量可高達70wt.%,然而此類塑木中依然含有高達30wt.%的熱塑性聚合物,不可避免會帶來剛性較弱、易蠕變和熱膨脹系數(shù)大等問題,嚴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,受長期載荷的影響發(fā)生蠕變及受溫度變化發(fā)生熱脹冷縮現(xiàn)象,這都嚴重影響了塑木的在長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)纖維不僅增強了消費者的視覺和觸覺感受,而且?guī)砹四静奈鼭窠馕龅忍匦?,對進一步拓寬木塑復(fù)合材料的應(yīng)用具有重要意義。
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.%,熱壓成型時不需要高流動性,文獻報道可實現(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,木質(zhì)纖維與聚合物基體表現(xiàn)出隨機取向,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)性能和長期耐久性,并且其生產(chǎn)更是難以實現(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)纖維沿擠出方向具有一定的取向,在擠出方向可獲得更好的增強效果。然而進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,對高填充塑木熔體的類固體流變行為認識十分有限,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,理論上可以進一步提高塑木的填充量。