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石岐区提高木塑复合材料白蚁防治的方法

  
   国外已有学者对木塑材料的白蚁危害展开了相关研究,而国内由于对木塑材料的研究起步较晚,目前尚无该领域的相关报道。基于此,本文旨在对WPC的白蚁危害进行简要介绍,以期为广大木塑复合材料从业者及研究者提供参考。


   木塑复合材料(WPC)是一类由天然纤维与热塑性塑料基体或其他材料以一定比例混合,通过添加特定助剂,经高温高压处理后制成的一种新型材料,其中天然纤维可为农作物秸秆或林业边角料;热塑性塑料树脂包括高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙 石家庄搬家公司价格烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈一苯乙烯一丁二烯(ABS)和聚乳酸(PLA)等。由于木塑复合材料综合了植物纤维和塑料二者的优点,能替代木材,可有效缓解森林资源匮乏、木材供应紧缺的矛盾,加之植物纤维具有可再生及可生物降解等优点,所以WPC是一种极具发展前途的绿色环保材料,国家发改委也将其认定为“高技术产业化示范项目”。

     在木塑复合材料生产和应用的早期,人们大多认为,通过将不易降解的热塑性塑料与木质纤维混合,用塑料基质包埋木材纤维,利用塑料基质本身的生物抗性,可以使材料具有良好的生物因子抗性并易于维护。然而,随着木塑材料应用领域的不断拓展,人们发现,木塑制品(尤其在木填充量较高时)也和天然木材一样,会受到真菌、白蚁、藻类等生物因子的侵蚀和危害。其中WPC的真菌危害已经被人们认识并重视,相关研究报道较多,但WPC的白蚁危害却尚未引起人们的重视,相关研究报道极少。随着木塑材料在建筑行业的广泛应用,其对白蚁的生物抗性显得尤为重要。目前,国外已有学者对木塑材料的白蚁危害展开了相关研究,而国内由于对木塑材料的研究起步较晚,目前尚无该领域的相关报道。基于此,本文旨在对WPC的白蚁危害进行简要介绍,以期为广大木塑复合材料从业者及研究者提供参考。

    木塑复合材料(Wood-Plastic Composites,WPC)是国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合材料,指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等,代替通常的树脂胶粘剂,与超过50%以上的木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合成新的木质材料,再经挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺,生产出的板材或型材。主要用于建材、家具、物流包装等行业。将塑料和木质粉料按一定比例混合后经热挤压成型的板材,称之为挤压木塑复合板材。

   1 木塑复合材料的白蚁危害进展

   白蚁是一种世界性的害虫,主要分布于热带和亚热带地区,以木材或纤维素等为食。我国地处亚洲东部,跨东洋区和古北区两大动物地理区系,白蚁种类异常富庶,已知的有476种,主要分布在淮河以南广大地区,往南逐渐递增,其中温暖潮湿的南方地区为白蚁高发区,每年给建筑物、家具制品、农作物、林木及园艺作物等带来巨大损失。由于木塑材料中含有部分木质纤维素,可成为白蚁的一种潜在食物源,且由于木塑材料越来越多地被用于建筑行业中,因而,关于白蚁对木塑材料的危害已经逐渐引起了人们的关注。

     美国农业部林产品实验室的科学家们对挤出成型木塑材料的户外使用性能进行了研究,其中一项即为木塑材料的白蚁抗性,所采用的白蚁抗性测试和评价方法为测试木材防腐剂白蚁抗性功效的ASTMDI758 。在经过为期3年的户外处理后,研究者们发现,当木塑材料在美国密西西比州索西尔镇处理3年后,供试WPC材料的地下部分有明显可见的白蚁啃咬痕迹,材料表面出现了白蚁蛀蚀遗留下的孔洞;而在相同处理的威斯康星州的户外试验材料上则未发现白蚁活动的痕迹,因为该州不存在白蚁。美国农业部林产品实验室的这一户外实验表明,木塑材料并未能向商家宣称的那样可以免受白蚁攻击,而同木材一样,当木塑材料被长期使用于白蚁存在的区域时,也会受到白蚁的危害攻击。

     美国海军和密歇根理大学参照AWPA E7标准 对WPC的白蚁抗性进行了为期长达27个月的田间试验研究,他们分别将含硼酸锌的木粉/HDPE试样、不含硼酸锌的木粉/HDPE试样和不含硼酸锌的木粉/PVC复合材料随机放置于夏威夷希罗附近区域,该区域存在天然的台湾大白蚁种群。参照AWPAE7标准进行木塑材料的白蚁危害测试及相关危害等级评价,并以山杨木作为试验的诱饵、饲木及对照木样品,对照山杨木及供试木塑样品均设置了l0个重复。结果表明,在长达27个月的试验期内,所有木塑复合材料试样上均未发现有白蚁活动的痕迹,而在10组对照山杨木中有7组材料被白蚁攻击。这一实验结果表明,与纯木材相比,木塑材料的确具有良好的白蚁抗性,在长期的户外使用过程中,可以免受白蚁的攻击危害。

     上述两试验结果相悖的原因可能在于,这两个关于WPC白蚁危害的研究,都是在户外条件下进行的,虽然较为真实地模拟了自然条件下白蚁对木塑复合材料板材及制品的危害情况,但由于户外试验的结果易受各种因子(如天气条件、白蚁种类及分布、白蚁种群数量多少等)的影响,往往导致户外试验结果的不太稳定,重复性差,出现相悖结论的几率也相对较大继上述户外试验后,一些研究者对WPC白蚁危害的实验室测试方法进行了相关研究。参照AwPA E1标准 研究了几种木塑材料对采集自新奥尔良白蚁的抗性,并以白蚁死亡率、WPC样品的质量损失率和WPC样品的白蚁危害等级三个指标为评判标准。白蚁危害等级参考AWPA E1标准:10级— — 试样完好;9级——试样截面有<3% 明显蛀蚀;7级—— 试样截面有10% ~30% 蛀蚀;4级—— 试样截面有50% ~75%蛀蚀,0级— —试样被白蚁蛀断。

     结果表明,不同种类和配方的木塑材料,均受到了白蚁的攻击危害。白蚁对木塑材料的危害主要体现在两方面:一方面导致WPC样品表面出现深浅不一、肉眼可见的蛀蚀孑L洞,严重影响了木塑材料的完整性和美观性;另一方面,白蚁危害也使木塑材料的质量出现了明显下降,而材料的质量损失,往往会导致材料机械性能的下降,严重时甚至会缩短其使用寿命。如HDPE/蔗渣(70/30质量比,下同)、HDPE/竹粉(60/40)和HDPE/木粉(70/30)试样在处理后,分别出现了约4.3%、4.5% 和1.8% 的质量损失,样品被白蚁危害的等级分别为7.1级、7.9级和9级;几种市售商业WPC的质量损失在0.8% ~7.9% 间,白蚁危害等级在8.3~7.2级问。用作对照的HDPE及松木却表现迥异,HDPE几乎无质量损失,试样表面未出现白蚁蛀蚀痕迹,而松木的质量损失高达40% ,试样几乎被白蚁蛀断。

     对木粉/PP复合材料的大家白蚁(Coptotermes curvignathus)抗性进行了研究,结果表明,木粉质量分数分别为60% 、65%及70% 的木粉/PP试样,在白蚁处理4周后,材料的质量分别损失了1.53%、2.15% 和4.21% ,材料的危害等级分别为9.8、9.8和9.6级,表明白蚁不仅会对材料造成危害,且该危害程度随WPC试样中纤维填充量的增加而逐渐加重。而这一现象的原因可能在于,木塑材料中填充纤维的含量越高,则塑料基质的含量越低,使得塑料基质不能很好地包裹木质纤维,导致其中的纤维部分易于被白蚁啃食。

      在干木白蚁试验中,苯乙烯/醋酸乙烯酯单体的质量比为80/20时,白蚁死亡率和试样的质量损失均达最大;用地栖白蚁作为试验白蚁时,当苯乙烯/醋酸乙烯酯的质量比分别为70/30、80/20及90/10时,白蚁的死亡率均为100% ,WPC质量损失却依然是苯乙烯/醋酸乙烯酯质量比为80/20时最大。但无论苯乙烯/醋酸乙烯酯的比例如何,不同种类的木塑材料在白蚁处理后均出现了质量损失,对干木白蚁的抗性等级为IV (易被白蚁危害),对地栖白蚁的抗性等级为III(无抗性)或IV (易被危害)¨ 。用作对照的木材试样,在干木白蚁和地栖白蚁处理后的质量损失分别为(1.70±0.70)% 及(20.61±5.83)% ,均高于木塑材料,表明木塑材料虽然也会被白蚁侵蚀危害,但其危害程度仍然显着低于纯木材。

     综上所述,尽管目前关于白蚁对WPC危害的相关研究还处于起步阶段,但已有的研究结果已经证明,白蚁危害一方面会导致材料的表面甚至内部出现深浅不一的孔洞,严重影响材料的完整性和美观;另一方面,白蚁蛀蚀会导致WPC的质量降低,而根据前期对WPC真菌危害的研究表明,材料的质量损失往往会带来材料力学性能的下降,严重时甚至导致材料使用寿命的缩短,给材料的实际使用带来严重危害。而众所周知,白蚁的危害常常具有隐蔽性、广泛性和严重性的特点,当材料在使用过程中受到白蚁危害时,往往表面形似完好,但实际内里却已千疮百孔,一旦被人发现,损失已是相当严重,所谓“千塑料工业里之堤毁于蚁穴” 即是如此。

   2 提高木塑复合材料白蚁抗性的方法

   目前,尽管关于如何提高WPC材料白蚁抗性的研究报道还十分少,但从已有的研究中,我们可以发现,通过向WPC材料中添加生物杀灭剂、选用对白蚁抗性较佳的木材种类作为填充木纤维,以及通过加入相容剂MAPP等方法均能有效提高WPC材料的白蚁抗性。

   研究则表明,通过在成型时加入相容剂MAPP,可以降低因白蚁蛀蚀而引起的材料质量损失,且在一定范围内,该质量损失随MAPP含量的增加而逐渐降低。如分别含有1%、2% 、3%和4%偶联剂MAPP的木粉/PP复合物(70% 木粉),在白蚁处理4周后的质量损失分别为4.2l% 、1.76% 、1.11%和1.07% ,危害等级分别为9.6、9.4、9.4及9.4级;而含有1%、2% 、3% 和4%MAPP的65%木粉含量复合物,在白蚁处理4周后的质量损失分别为2.15%、0.85% 、0.88% 和0.8% (详见表2) 12 J。这一现象的原因可能在于,相容剂MAPP的加入,有效改善了木质纤维与塑料基体之问的相容性,使木质纤维更好地分散于塑料基质中,从而提高了WPC材料对白蚁的抗性。

   3 结语

   随着木塑复合材料应用范围的不断扩展,WPC被作为木材替代品越来越多地用作建筑制品,如木塑门窗、楼梯、栏杆、墙板、地板、桌椅、花架、木屋、木亭、木桥、木别墅、景观阳台、庭院木结构等。由于木塑材料中含有一定量的木质纤维填充物,因而其同木制品一样,可被白蚁蛀蚀和危害,用于室内的WPC制品必须考虑其白蚁抗性。

     然而,目前木塑材料的白蚁危害现象尚未引起生产商和消费者的重视,一方面对此问题的研究力度不够深入,国外仅有极少部分研究者对此领域了进行初步研究,而国内尚无相关报道;另一方面,各国均无相关的WPC白蚁危害标准测试方法,大多是参照木材防白蚁标准如ASTM D3345、AWPA El及ASTMD1758等进行。因而,加大对WPC白蚁危害的研究力度,提高WPC材料的抗白蚁性能,不仅可为WPC白蚁危害标准的建立奠定理论和技术基础,同时对提高WPC制品的综合性能、推动我国木塑复合材 石家庄长安区都市搬家公司 金平催乳服务 18675439769料行业健康快速发展都具有重要意义。

 

 

 

 

 

http://www.wdlcb.com/wdlcb/wdlcb-256.htm

 

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