Orientations de recherche sur les composites bois-plastique à haute résistance

Lorsqu'on combine des polymères thermoplastiques avec des fibres de bois par des méthodes conventionnelles, nature hautement hydrophile des matériaux lignocellulosiques les rend incompatibles avec les thermoplastiques hautement hydrophobes. Cette incompatibilité entraîne mauvaise adhésion interfaciale L'interaction entre la matrice thermoplastique et les charges de bois dégrade les performances du composite. De plus, les liaisons hydrogène entre les groupes hydroxyle des fibres de bois peuvent provoquer leur agglomération lors du compoundage, entraînant une dispersion hétérogène dans la matrice polymère non polaire. Par ailleurs, la farine de bois, principalement composée de cellulose, d'hémicellulose, de lignine et de pectine, confère aux composites bois-plastique (WPC) une forte capacité d'absorption d'humidité, favorisant le décollement des fibres. L'hygroscopicité élevée des fibres naturelles peut également engendrer des variations dimensionnelles dans les composites et affaiblir l'adhérence interfaciale. En pratique, les propriétés des WPC peuvent être modifiées par l'ajout de différents additifs selon l'usage prévu, permettant ainsi d'obtenir des composites aux caractéristiques de résistance variées.

Certains chercheurs ont étudié les effets de quatre minéraux inorganiques —talc, carbonate de calcium, stéatite et wollastonite—sur les propriétés mécaniques des composites bois-plastique (WPC). Il a été constaté que les quatre minéraux inorganiques peuvent améliorer les propriétés mécaniques des WPC, le talc augmentant significativement la résistance à la traction et la wollastonite améliorant significativement la dureté. D'autres études ont montré que l'incorporation d'une faible quantité (7 à 10 %) de charges inorganiques, telles que… nanoclay, talc ou carbonate de calcium, peuvent améliorer la résistance mécanique des composites bois-plastique. Le talc et la nanoargile améliorent notamment module de traction des composites, tandis que la poudre de carbonate de calcium améliore mieux résistance à la traction.

En outre, WPC renforcés par de la nanocellulose (CNF) Les composites bois-plastique (WPC) préparés par prétraitement physique et dispersion de PEO présentent des améliorations significatives en termes de résistance et de module de flexion. Avec une teneur en CNF de 20 %, les WPC préparés par prétraitement physique et dispersion de PEO ont démontré… la résistance à la flexion augmente de 36,2 % et de 21,7 %, et Le module d'élasticité augmente de 48,9 % et de 34,1 %., respectivement, permettant d'obtenir des effets de renforcement idéaux. Le prétraitement physique a montré une meilleure amélioration, ce qui en fait un méthode de prétraitement écologique et efficace. Les charges inorganiques telles que nano-carbonate de calcium et talc permet non seulement d'améliorer efficacement la résistance des composites à la dégradation et aux intempéries, mais aussi d'améliorer leurs propriétés mécaniques.

Le développement futur des WPC est orienté vers diversifier les matières premières, professionnaliser les équipements et les procédés, et produire des produits haut de gamme, dans le but de développer WPC à haute teneur en fibres, polyvalents, haute performance et longue durée de vie. En utilisant déchets plastiques et bois mis au rebut Utilisées comme matières premières pour la production de WPC, elles peuvent réduire la pollution environnementale et préserver les ressources en bois, offrant ainsi d'importants avantages socio-économiques et faisant du WPC un matériau composite à fort potentiel de développement.

Au-delà du conventionnel WPC haute résistance, antibactériens, ignifuges et résistants aux intempéries, certains WPC avec propriétés fonctionnelles particulières— telles que le blindage électromagnétique, la conductivité électrique, la mémoire de forme, le stockage de chaleur par changement de phase ou le photochromisme — peuvent mieux répondre aux exigences pratiques. Développer des WPC avec résistance et multifonctionnalité supérieures Améliorer les performances globales constitue une orientation et une tendance importante pour l'avenir de la recherche.

Cependant, de nombreux défis subsistent, notamment :

1. Dans la recherche de la multifonctionnalité, certains additifs plastiques peuvent poser risques de toxicité, tels que les retardateurs de flamme, les composés perfluorés et polyfluorés, les phtalates, le bisphénol A et le nonylphénol, qui peuvent avoir des effets néfastes sur la santé humaine.

2. Les WPC multifonctionnels restent difficiles à réalisercar différents additifs peuvent interagir de manière complexe, synergique ou antagoniste, ce qui rend difficile la réalisation simultanée de toutes les fonctions souhaitées.

3. Il y a pas de théorie unifiée Les recherches théoriques sur le comportement au vieillissement et la prédiction de la durée de vie des composites bois-plastique résistants aux intempéries, ainsi que sur le mécanisme et la loi de vieillissement de ces derniers, sont insuffisantes.

4. Dans les applications pratiques, La température et l'humidité ambiantes varient.et différentes espèces microbiennes peuvent apparaître. Cibler chaque espèce individuellement à l'aide de WPC antibactériens demeure difficile.

En conclusion, les recherches actuelles sur les composites bois-plastique fonctionnels nécessitent encore des améliorations. exploration continue, y compris la recherche et l'application d'additifs écologiques, des recherches plus approfondies sur effets synergiques de plusieurs additifs dans les WPCet des études sur le mécanismes de vieillissement des composites bois-plastique résistants aux intempéries.