盘延明 赵杏艳

摘 要：木塑复合材料是具有优良性能的新型材料，凭借其各方面的性能优势被越来越广泛的应用于园林景观建设领域。首先对园林景观建设中木塑复合材料的应用形式进行了一定的了解，然后对木塑复合材料的组成、性能以及胶接方法做了简单介绍，最后表明，经过合理的表面处理以及胶接接头设计后，木塑复合材料的粘接强度会明显增强，进而提高园林景观的粘接牢固性。

关键词：木塑复合材料;园林景观;粘接;粘接性能

中图分类号：TQ050.4+3 文献标识码：A            文章编号：1001-5922（2020）10-0026-05

Abstract：Wood plastic composite is a new type of material with excellent performance， which is more and more widely used in the field of landscape construction by virtue of its various performance advantages. First of all， the application form of WPC in landscape construction is understood， and then the composition， performance and bonding method of WPC are introduced. Finally， it is shown that the surface treatment of WPC and the design of reasonable bonding joint can significantly enhance the bonding strength， and then improve the bonding firmness of landscape.

Key words：wood plastic composite; garden landscape; bonding; bonding performance

0 引言

随着经济的高速发展，我国在城市建设上面有了重大的突破，其中园林建设也逐渐被人们所重视，现代园林建设的主要追求目标是：高速度，高品质，低成本以及低能耗，同时园林行业的飞速发展也对施工技术以及施工材料提出了新的要求，为了满足现阶段园林建设的各种需求，我们需要引进大量新的技术，新的理念，新的工艺以及新的材料，以此来提高园林建设的速度和水平，同时达到节能环保的要求。近些年来，越来越多的复合材料被用作园林施工材料，其中比较常见的就是木塑复合材料。

木塑复合材料（WPC）是一种新型复合材料，并且已经被世界上多个国家逐步推广使用。木塑复合材料是利用PE，PP，PVC等，与稻壳，木粉，秸秆等等废弃的植物纤维混合制成的新的木塑材料，此外，木塑复合材料中还会加入用量极少的环境稳定剂，界面相容剂以及加工润滑剂[1]，对这种材料进行模压，挤压，注射成型等加工工艺制作成型材或者板材，这些材料可以用在家具，建材，物流包装等领域。偶尔还会根据某些特殊使用要求，在才来中加入少量的色粉。木塑复合材料同时具有塑料和木材的双重特性，兼备二者的优点，制作木塑复合材料的原料主要是利用废弃物，其利用率可以最高可达95%，对宝贵的木材资源的节约具有重要意义，此外，这种新型材料不会才生二次污染，有利于生态环境的保护，木塑复合材料是一种具有广阔发展前景的环保新型材料。

1 木塑复合材料在园林尽景观中的应用形式

近些年木塑复合材料受到的关注越来越多，也逐渐被各个不同领域所应用，使用范围也越来越广泛，木塑复合材料本身具有许多传统的材料所不具备的优点，所以很多领域逐渐取代传统材料。

木塑复合材料在园林景观中的应用主要是步道，铺板，栏杆，亲水平台，垃圾箱，户外座椅，花架，指示牌，木桥，木亭，木屋等等，一切可以用木塑制品代替的实木制品。

1）铺板。在园林建设中主要使用的是经过防腐剂压缩处理的木质板材，但是木质板材暴露于户外环境中会受到空气湿度，自然天气以及有害生物等环境因素的破坏，造成木材霉变腐烂，开裂变形，掉漆，褪色以及虫蛀等不良后果，当木材受到损害后会对木质景观的安全性和美观性造成严重的影响。反观木塑复合材料制成的铺板，其在户外环境中也很少会发生开裂变形的现象，非常耐用，使用寿命长，且维护量小，同传统的木材相比，木塑复合材料具有更加明显的应用优势。木塑复合材料具有优良的耐潮湿性能，具有出色的尺寸稳定性，在外观上也十分接近普通木材，所以其在园林建设中的使用越来越多，未来传统的实木材料很可能被木塑复合材料所取代。

2）护栏。园林景观中护栏的形式多种多样，其材料的选择也是非常多样化的，常见的有防腐木材，玻璃，金属，玻璃等等，木塑复合材料的加工工艺多样，有注射型材，挤出型材以及压缩型材[2]，所以其应用形式也是多样化的，因此它可以加工成各种形状复杂的构建，能够满足的幅面范围也较大。所在园林景观护栏的应用中，木塑复合材料能夠很好的发挥其优势。

3）小品设施。木塑复合材料的外观纹理和颜色与木材十分近似，所以其制成的垃圾箱，室外座椅，指示牌等景观小品都与环境十分的自然和谐，给人很舒适的视觉体验，并且其安装起来十分简便，也不需要太多的后期维护，所以未来在景观小品的制作中，木塑复合材料肯定会被更多的应用。

2 木塑复合材料

2.1 木塑复合材料的组成

木塑复合的原材料主要有热塑性塑料，木材、木纤维等各种植物纤维，偶联剂和添加剂等。

2.1.1 热塑性塑料

由于木材的热稳定性的限制，通常是能利用熔点在200℃或者200℃以下的塑料加工制作木塑复合材料，常用的塑料有聚乙烯，聚氯乙烯以及聚丙烯，通常用于室外建筑不见得木塑复合材料是利用聚乙烯作为原料，而汽车行业和日用品中使用的木塑复合材料这是使用聚丙烯作为原材料，這类材料也常常被被用作建筑型材，使用聚氯乙烯为原料制作的木塑复合材料通常是用在窗框加工，也可以用作铺板材料。

2.1.2 木材，木纤维等植物纤维

木塑复合材料制作中使用的木纤维材料通常是木材加工的剩余物，将其加工成短纤维，粉末，锯屑或者细颗粒，然后直接使用，此外，也可以采用稻壳，秸秆等农业植物纤维，这些材料的成本较低，而且节能环保[1]。

2.1.3 添加剂和偶联剂

在木塑复合材料的制作工程中，通常会加入偶联剂，偶联剂主要起到桥梁的作用，使高分子材料和填料之间的界面特性得到改善，进而使界面的粘合性提高，这样有利益复合材料性能的增强。此外，还需要加入极少量的添加剂到木塑复合材料的制作工程中，其主要是改善材料的使用性能及加工性能，在加工制作木塑复合材料时可以加入塑料加工中常用的添加剂，比如颜料，光稳定剂，润滑剂，抗氧化剂等等。

2.2 木塑复合材料的性能优点

2.2.1 具有良好的装饰性能

同传统的木材材料相比，木塑复合材料上没有木材上面的结疤、斜纹等瑕疵，其表面光滑，平整，非常利于涂色或者覆膜，当对其进行复合表层或者覆膜后能够制作成不同颜色，功能多样的产品。

2.2.2 木塑复合材料易于加工成型

木塑复合材料的组成原料中有热塑性塑料，因此木塑复合材料具有热塑性塑料的加工性能，易于加工成型，常用的塑料加工的工艺即可用于木塑材料的加工，无须追加新的设备，降低成本，也有利于推广。木塑复合材料加工成型后，可对其进行钻孔，切割，使用螺栓或者钉子进行连接固定，还可以在其表面涂漆，根据用户的需求对其外观进行调整，具有很大的灵活性。

2.2.3 使用寿命长

同普通的木材相比，木塑复合材料耐腐蚀，耐老化，不怕虫蛀，此外吸湿性小，所以不容易因为吸湿变形，木塑复合材料不会造成二次污染，能够回收在利用，循环使用，此外，在后期的维护保养方面的成本也较为便宜[3]。

3 木塑复合材料的胶接

3.1 胶接

胶接，即粘接，它是一种在一定的条件下，利用胶粘剂经过化学或者物理变化等一系列过程，以此来获得具有一定强度的胶接接头的技术。胶接结构已经在很多方面被应用，这中间结构具有很多的优点，比如重量轻，密封性能优良，外观光滑等等，并且其表面应力分布均匀，接头能够具有特殊的性能，此外其加工工艺简单，周期较短，所以能够大量节省人工，这种结构对于复杂构型，不同厚度，不同材质的构件之间的连接非常使用，在复合材料成型中，胶接技术是目前使用最多的技术。

同焊接连接及机械连接相比，胶接技术是一种非破坏连接技术，并且其粘接机构的粘接界面的负载能力比其他粘接结构更强，因此能够延长粘接构件的使用寿命。在使用焊接或者机械连接方式进行连接时，粘接构件的表面会产生应力集中，因此很容易造成裂纹的产生，但是使用胶接技术能够防止裂纹的产生，同时对裂纹的传播速度也有很好的抑制作用，获得光滑的表面，这也表明在大多数情况下，胶接结构要比焊接连接结构或者机械连接结构更加安全可靠。胶接结构保证了构建连接的连续性， 因此同其他连接方式相比，胶接接头上的应力分布更加连续均匀，也更加牢固，同时能够减轻整体构件的重量。在进行胶接时，可以在常温下进行，无须升高构件的局部温度，所以对粘接构件的机械性能是不是造成影响的。此外，胶接接头的密封性能良好，可以很好的组织液体的渗入，进而避免了构件的裂缝腐蚀。胶接技术中所使用的胶粘剂混合物具有缓冲能力，在减小振动和噪音上面具有显著效果，所以在门窗构件的连接中这种方式非常适合。进行胶接连接时，劳动成本低，设备备用也相对较少，因此总的装配成本较低，只是胶接结构无法进行拆卸，所以不能进行误差校正。此外，随着温度的变化，聚合物胶接强度也会发生变化，受到氧化剂，某些溶剂，以及射线的影响大多数的胶粘剂也会发生变化，因此会对胶接强度造成影响。另外，在对粘接表面进行特殊处理及清洁时，其过程也相对比较麻烦。胶接过程中对胶粘剂的用量把控也有一定的难度。目前，常用的效果较好的用于木塑复合材料的胶接的胶粘剂有常温快速固化的J39胶粘剂，环氧树脂胶粘剂和聚氨酯胶粘剂。

3.2 木塑复合材料的胶接问题

日常生活中，木塑复合材料常用的连接方式是机械连接，尽管机械连接可以比较快速的实现连接，但是在进行连接时需要在材料上面进行钻孔，因而会对材料造成破坏，进而造成材料在使用过程中的应力不集中，当时胶接技术可以很好的解决这一问题，因而胶接技术在木塑复合材料的连接上面具有很大的优势。

在制作木塑复合材料时，挤出成型技术广泛应用，当材料挤出后，会处于较高的温度环境较，因此会受到热动力学的影响，就造成热塑性塑料在挤出表面上集中，所以其热塑性层表面能会大大降低，造成其表面很难被润湿，在对其进行胶接或者涂覆时也会变得较为困难。所以在对木塑复合材料进行胶接时，需要先对木塑复合材料进行表面处理，胶接过程中最重要的一个工序就是对胶接材料进行表面处理，表面处理也是胶接技术成功的关键[4]。

3.3   木塑复合材料的表面处理

胶接是在材料的表面进行的，所以胶接的效果受到粘接材料表面性质和状态的影响。由于聚乙烯喜爱了的表面极性小，表面能低，多以很难进行胶接，为了提高粘接强度，就必须对木塑复合材料进行合理的表面处理[5]，在对木塑复合材料进行胶接时，表面处理是一道非常重要的工序，必不可少。

液相氧化处理，这种表面处理方法主要是用于改变材料表面惰性[6]，其处理效果好，不需要特殊设备，操作简单，使用方便，液相氧化处理有比较长的应用历史，在实验和生产中应用较为广泛。使用这种处理方式对惰性材料进行表面处理之后，可以在材料的表面引入羧基，羟基、磺酸基等极性基团，有了这些极性基团，材料的表面极性就会大大增加，同时能够利用这些极性基团在材料表面进行直接形成岛状突起，也可以使用强氧化剂，对材料的表面分子造成撕扯作用，进而促使不同的沟槽在材料表面形成，这样就能够使材料的表面变得粗糙，也就使得材料的表面性质得到改变，以此来提高材料的粘接性能以及与其他材料的相容性。此前，有研究人员研究了针对利用环氧树脂胶接的聚丙烯/木塑复合材料，使用重铬酸，火焰，机械打磨，水浸泡等方法对其进行表面处理，最后结果表明，木塑复合材料在经过这里表面处理方法处理后，其胶接性能都会有所提高，材料表面经过表面处理后其胶接剪切强度提高了100%以上。还有学者以水基丙烯酸涂层和木塑复合材料为研究对象，研究使用火焰，重铬酸等表面处理方法对它们胶接性能的影响。经过一系列的研究后，发现在这些处理方法中重铬酸表面处理的效果更加显著，材料的粘接性能提高的最多，而火焰表面处理方法则刚好相反，组合这些研究结果，发现不同的表面处理方法处理材料表面后，构件的剥离强度提高了1～2.5倍。

等离子体放电处理，该技术在高分子材料的表面改性中被广泛的应用，是重要的工程与科学技术。在对材料表面进行等离子体放电处理后，其表面会发生许多化学和物理变化，如常见的刻蚀，这些物理和化学反应会使材料的表面形成致密的交联层，这些交联层有利于极性基团的引入，进而使材料表面的粘接性能得到改善，亲水性，染色性，导电性能以及生物相容性等也得到提升[7]。有学者对木塑复合材料进行等离子体表面处理，研究其粘接性能的变化。最后实验结果表明木塑复合材料经过等离子体处理后其表面极性和表面粗糙度增加，表面极性性提高。这也证明对木塑复合材料进行等离子体表面处理后，十分有利于含有型，亲水型以及溶剂型涂料的附着力。研究人员分别对木塑复合材料和玻璃纤维复合材料进行空气等离子体表面处理，对比发现，经过该方法进行表面处理后，木塑复合材料的胶接强度提高了50%。还有学者对聚乙烯木塑复合材料进行了等离子体表面处理，然后研究其粘接性能是否提高，结果表明经过处理后的木塑复合材料表面的接触角减小，同时其红外光谱显示材料表面形成了羧基，羟基，羰基等极性基团。此外，在电子显微镜下观察时发现材料表面变得更加粗糙。由此可见，经过等离子体表面处理后，木塑复合材料的表面性能明显增强，其粘接强度也显著提高。

表面涂覆处理，该方法是指为了改善材料的表面性能，采用一系列化学或者物理方法在材料的表面涂覆一层不同于材料本身的其他物质。在这种方法中所使用的涂覆剂通常是一种分子结构中具有不同化学性质基团的偶联剂，即一种是易于同无机物发生化学反应的亲无机物基团，一种是容易与有机物发生反应的亲有机物基团，可与生成氢键溶于有机物。在选择涂覆剂是往往是要根据材料的性质以及胶粘剂来决定。学者对聚乙烯/木塑复合材料采用硅烷偶联剂KH-560进行表面涂覆处理，同时研究分析了它的处理条件。在经过表面处理后，复合材料的表面同偶联剂形成了化学键接，并且成功引入了极性基团环氧基团，这样就使得聚乙烯木塑复合材料和环氧树脂胶粘剂的粘接强度增强。

协同表面处理，该方法是将不同的表面处理方法结合使用，对木塑复合材料进行表面处理，这种处理方法能更加有效的提高材料的表面性能。有研究人员对聚丙烯木塑复合材料采用火焰和水浸处理方法相结合进行协同表面处理，结果发现这种处理方法处理后材料的表面粘接性能明显增强，并且该处理方法比只是用单一的表面处理方法处理效果更好，说明两种处理方法存在有益于胶接的协同效应。还有研究人员将等离子体处理方法结合硅烷偶联剂涂覆处理方法[8]，然后对聚乙烯木塑复合材料表面进行处理，最后发现使用两种处理方法协同处理后，可以明显改善材料中聚乙烯表面性能，并且木质成分的表面性质也得到提升，在处理过程中，由于硅烷偶联剂的封闭作用使材料中亲水的羟基减少，并且成功的在材料表面引入了极性含氧基团。在这两种处理方法的协同作用下，木塑复合材料的表面性质得以改变，这种改变对胶粘剂的润湿和胶接十分有利，其胶接强度也大大提高，此外，耐水性能的得到增强。

3.4 胶接接头的设计

在正常工作时，胶接接头的手里情况十分的复杂，所以在对胶接接头进行设计时需要更加的合理认真。粘接结构的粘接强度及粘接效果与交接接头的设计密切相关，在对胶接接头进行设计时，需要对各方面的因素进行综合考虑，包括其加工性能，受力情况，大小，以及其设计成本与粘接工艺的加工要求。

生活中常见的户外家具以及某些包装框架都是用木塑复合材料制作的，其常见的结构形式是L型构件和T型构件，制品的性能和品质直接受着两种结构形式的连接性的影响。在进行胶接连接时，胶接接头的选择直观重要，为了选择一个进合理地交接接头，通常需要注意以下几点，①由于在板材的粘接中，承受剪切负载的搭接接头的强度更高，所以在进行胶接接头的设计时，应该尽可能地使接头承受剪切或者拉伸负载。②要确保粘接界面的应力分布均匀，劈裂及剥离负载等造成应力集中的问题要尽可能地避免，劈裂或者剥离大多数情况都是在胶层边缘开始的，因此我们在进行设计时可以改变胶缝的位置，或者也可以进行边缘的局部加强，目前有效的方法就是各种局部加强。③尽可能地加大粘接面的宽度，此设计方法使得粘接面积大大增加，同时其应力集中系数不会明显增加，这样胶接接头的承载力就得到提高。④采用复式连接的形式，這种设计的接头也能大大提高其承载力。最后一点则是在对接头进行设计时要尽量美观，使其表面平整，这样也比较容易加工。

4 结语

现代园林景观中所用的材料大多是木材，但是木材抵抗自然环境损害的性能较低，所以会在后期维护上面耗费许多的人力物力，相比较而言，新型材料木塑复合材料不仅具有木材的各种优良性能，并且还具备了许多其他的优异性能，例如吸湿性低，不易吸水变形，耐腐蚀性强，不受蛀虫侵害等等，从这里有点老看。木塑复合材料更加适用于园林景观的建设中。这里对木塑复合材料的粘接性能及其影响因素做了简单了解，研究结果表明，在经过良好的表面处理工序，以及胶接接头的合理设计工艺后，木塑复合材料的粘接性能会都到明显增强，使得材料在景观粘接中具有强的牢固性。

参考文献

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