木塑复合材料是以塑料为基体，木质材料为增强材料，按定比例和方法混合，再加入定量的偶联剂，采用多种复合途径制成的1种复合材料。该材料不仅充分保留了木质材料与塑料的优点，而且在很大程度上克服了木材的缺点，具有重量轻、吸水吸湿性小、不易变形、体积稳定、抗虫蛀、耐腐蚀、强度大、强重比小等一系列优良的物理力学性能。特别是这种材料没有普通木质人造板的甲醛释放问题，尤其适合在室内使用。
本研究以沙生灌木沙柳和聚乙烯农膜为原料，加入定量的硅烷偶联剂，采用压制工艺制造沙柳塑料刨花板，并对其工艺和性能进行分析讨论。该产品的开发不仅为沙柳利用开辟了条新途径，而且对于环境保护和生态建设具有十分重要的现实意义。
1材料与方法1.1主要原材料与设备1.1.1试材沙柳采自位于毛乌素沙地的内蒙古鄂尔多斯市伊金霍洛旗境内，属于干旱、半干旱地区。在沙柳林选择采集生长发育良好的枝条，在伊金霍洛旗乌兰集团刨花板厂加工成刨花，干燥后含水率为5%c 1.1.2热塑性塑料来自市场购买的聚乙烯塑料农膜，主要成分为聚乙烯（PE），密度为0. 1.1.3偶联剂采用3种不同种类的硅烷偶联剂，均来自北京市申达化工有限公司。
y-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550），无色透明液体，y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，无色透明液体。
y-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷，无色透明液体。
1.1.4脱模剂使用三甲基硅油，来自天津市化学试剂三厂。用于防止热压时板枉与垫板粘连。
1.1.5试验设备及仪器主要有电子天平、物理天平、万能试验热压机、冷压机、微机控制电子万能力学试验机、干燥箱等。
1.2试验方法先将固体状态下的热塑性塑料和沙柳刨花与偶联剂相混合，并铺装成板枉。然后放入热压机加热到一定温度，使塑料熔融，刨花软化，并在一定压力作用下，热压成板，再移入冷压机冷却定型。
试验中采用L934正交表安排实验，重点考察工艺因素、木塑比、偶联剂种类、偶联剂用量和热压时间对板材静曲强度（MOR）、弹性模量（MOE）、内结合强度（IB）和2小时吸水厚度膨胀率（TS）的影响，并通过极差和方差分析影响板材物理力学性能的因素。各因素的水平安排见表1.正交试验设计见表2.表1因素水平表因素木塑比（木/塑）偶联剂种类偶联剂用量热压时间（min/mm）表2正交试验设计表试验号木塑比（木/塑）偶联剂种类偶联剂加量热压时间（min/mm）注：每组试验重复做3次；木塑比为木质材料和塑料的质量比；偶联剂用量为偶联剂的质量与总质量的百分比。
1.3试验工艺在多次预备试验的基础上，本试验选择的固定工艺参数是；沙柳刨花含水率5%，板材设计密度0. 4MPa，热压温度165C.试验采用的工艺流程见附图。
1.3.1原料准备为了便于原料均可匀混合和塑料快速熔融，应先将塑料薄膜剪成4mmx4mm的碎片。刨花含水率过高会影响板材的性能，应将沙柳刨花的含水率控制在5%-6%. 1.3.2原料混合先将偶联剂均匀喷洒在沙柳刨花表面，然后将沙柳刨花和塑料碎体在室温下均匀混合。
附图实验工艺流程。3.3铺装在上下垫板表面涂上三甲基硅油脱模剂，再将混合原料铺装在下垫板上，形成350mmx350mmx8mm的板，放上厚度现，盖好上垫板。
内蒙古农业大学学报1.3.4热压将铺装好的板枉放入热压机进行热压，热压时采用1段加压；为防止卸压时板的蒸汽2实验结果与分析将板枉冲破，降压时采用3段降压。
1.3.5冷压热压成板后，由于热塑性塑料仍然处2.1实验结果与计算。
于熔融状态，板枉虽然成型，但没有强度，这时将板2.1.1实验结果冷压后的板材在室温下放置24h枉连同垫板一起从热压机送入冷却机进行冷压。冷后，参照木质人造板国家标准GB/T1765 -1999的要压用1段加压和1段降压求，对板材进行取样和性能测试。测试结果见表3.表3沙柳塑料刨花板物理力学性能实验结果实验号密度静曲强度弹弹性模量内结合强度吸水厚度膨胀率平均值2.1.2试验结果计算试验结果计算见表4表4试验结果计算性能工艺因子木塑比偶联剂种类偶联剂加量热压时间静曲强度极差弹性模量极差内结合强极差吸水厚度膨胀率2极差2.2试验结果分析工艺因素达到提高板材性能的目的。根据试验结通过实验分析，探讨工艺因素变化对板材性能果，进行方差分析和显著性检验，其结果见表5.的影响趋势，找制板的最佳工艺条件，实现通过控制表5方差分析及显著性检验性能工艺因子自由度偏差平方和平均偏差平方和F值显著性木塑比偶联剂种类静曲强度偶联剂加量热压时间误差总计木塑比偶联剂种类弹性模量偶联剂加量热压时间误差总计木塑比偶联剂种类内结合强度偶联剂加量热压时间误差总计木塑比偶联剂种类2h吸水厚度膨胀率偶联剂加量热压时间误差总计2.2.1各因素对板材静曲强度影响的分析从表4看出，静曲强度极差值最大的是第4列，其次是第3列，第1列极差值较小，第2列极差值最小。说明热压时间和偶联剂用量对静曲强度的影响较大，木塑比影响较小，偶联剂种类影响最小。同时也看出，静曲强度随塑料用量，偶联剂用量和热压时间增大而增加，到第3水平时值最大。表5也表明，热压时间、偶联剂用量和木塑比对静曲强度的影响高度显著。因此得出影响静曲强度的较优工艺条件是；木塑比70/30，偶联剂用量6%，热压时间1.5min/mm.偶联剂种类对静曲强度影响不显著，暂不确定。
2.2.2各因素对板材弹性模量影响的分析从表4看出，第3列和第4列的弹性模景极差值很大，第1列和第2列的弹性模景极差值相对较小。说明，偶联剂用量和热压时间对弹性模量的影响大，偶联剂种类和木塑比对弹性模量的影响较小，而且弹性模量随偶联剂用量和热压时间的增加而增大，在第3水平时值增大，又随木塑比和偶联剂种类由第1水平变化到第2水平而少量增加，后又随其变化到第3水平而减少，在第2水平下，其值最大，表5也显示，木塑比、偶联剂用量、热压时间3个因素对弹性模量的影响高度显著。因此得出，影响弹性模量的较优工艺条件是：木塑比80/20，偶联剂种类KH560、偶联剂用量6%、热压时间1.5min/mm.偶联剂种类对弹性模量的影响较小，可根据对其他性能的影响进行调整。
2.2.3各因素对板材内结合强度影响的分析从表4看出，第1列和第3列的内结合强度极差值较大，第2列、第4列的内结合强度极差值相对较小。
说明木塑比和偶联剂用量对内结合强度影响较大，偶联剂种类和热压时间对内结合强度的影响较小。
而且，内结合强度随塑料用量，偶联剂用量和热压时间的增加而增大，到第3水平时值最大。又随偶联剂种类由第1水平变化到第3水平变化而减少，第1水平时，内结合强度值最大。表5显示，木塑比、偶联剂种类、偶联剂用量对内结合强度的影响高度显著，热压时间的影响显著。因此得知，仅考虑内结合强度的较优工艺条件是：木塑比70/30、偶联剂种类KH550、偶联剂用量6%、热压时间1.5min/mm.2.2.4各因素对板材吸水厚度膨胀率影响的分析表4显示，第3列和第4列的吸水厚度膨胀率极差值较大，第1列和第2列的吸水厚度膨胀率极差值较小。说明，偶联剂用量和热压时间对吸水厚度膨胀率的影响大，木塑比和偶联剂种类对吸水厚度膨胀率的影响小。而且，吸水厚度膨胀率随塑料用量，偶联剂种类和热压时间的增加而明显减小；又随偶联剂种类由第1水平变化到第2水平时增加，后又随其变化到第3水平而下降。在第1水平时，吸水膨胀率最小。从表5看出，偶联剂种类、偶联剂用量和热压时间对吸水厚度膨胀率的影响高度显著，木塑比的影响显著。因此得出，影响吸水厚度膨胀率的较优工艺条件是：木塑比70/30、偶联剂种类KH550、偶联剂加量6%、热压时间1.5min/mm. 2.2.5最优工艺条件确定根据试验结果分析汇总如表6表6影响各性能指标的较优工艺条件因素、水平、显著性静曲强度性能指标弹性模量内结合强度吸水厚度膨胀率木塑比（木/塑）80/20（影响较小）偶联剂种类（影响较小）偶联剂用量热压时间（min/mm）表7正交试验的最优工艺条件工艺条件木塑比（木/塑）偶联剂种类偶联剂加量热压时间（min/mm）表8最优工艺条件下的验证试验结果静曲强度（MOR）Mpa强性模量（MOE）Mpa内结合强度（IB）Mpa吸水厚度膨胀率（TS）%根据表6，结合板材对各性能指标的要求及各因素对性能指标的影响大小，筛选出本试验的最优工艺条件见表7. 2.3最有工艺条件下的验证试验，按照正交试验最优工艺条件，进行六次重复试验，表中各值为六次试验的平均值，试验结果见表8从表8明显看出，在最优工艺条件下，制成的板材各项性能指标均达到了优化效果。
3试验讨论通过试验讨论，探讨工艺因素对板材性能的影响原因。
3.1木塑比对板材性能的影响从表6看出，木塑比是影响板材性能的重要因素。木塑比对板材的静曲强度、弹性模量、内结合强度的影响高度显著，对吸水厚度膨胀度的影响显著，随着塑料用量增加，板材静曲强度和内结合强度增大。原因是在沙柳塑料刨花板中，塑料发挥着胶粘剂的作用。在其他条件不变的情况下，随着塑料用量增加，刨花表面的塑料覆盖率增加，渗入到刨花内部的塑料也增多，塑料与刨花表面之间形成的结合力就增大，当然静曲强度和内结合强度也增加，随塑料用量增加，板材弹性模量变化趋势的原因是：弹性模量是表示板材刚度的性能指标，在般情况下，木塑比对静曲强度和弹性模量的影响相同，但由于塑料的弹性模量比木质材料的小，所以当塑料用量增加到一定数量时，板材的静曲强度就呈下降趋势了。
随塑料用量增加，板材的吸水厚度膨胀率下降的原因是因为塑料具有很强的憎水性，在板材中塑料分布在刨花之间，阻断了板材的吸水通道，而且在热压过程中，熔融后的塑料较均匀的覆盖在刨花表面，有效地减少了刨花的吸水、吸湿能力，从而板材的吸水厚度膨胀率下降。
3.2偶联剂种类对板材性能的影响由表6可以看出，偶联剂种类对板材性能影响最小。这并不是说偶联剂本身对板材性能影响不大，只是说明本试验所采用的3种不同类型偶联剂对板材性能的影响程度相差较小。实际上每种偶联剂对板材性能的影响程度都很大，这可以从偶联剂用量对板材性能的影响中看出来。
3.3偶联剂加量对板材性能的影响从表6看出，偶联剂用量是影响板材性能的重要因素。对板材四项性能指标的影响全部高度显著。在实验水平范围内，随着偶联剂用量增加，板材的静曲强度，弹性模量和内结合强度显著提高，板材的吸水厚度膨胀率明显下降。说明，偶联剂可以大大提高板材的性能。这是因为偶联剂是1种1端含有极性基团，而另1端含有非极性基团的化合物。在沙柳塑料刨花的制造过程中，其极性1端能够和极性的木质刨花部分相容，而非极性的1端则能与非极性的塑料部分相克，在刨花和塑料之间起到1个桥梁作用。大大改善了刨花和塑料之间的相容性，促进了塑料在刨花之间均匀渗透。使原本差相容性的刨花和塑料两界面紧密结合起来。从而大大提高了沙柳塑料刨花板的性能1. 3.4热压时间对板材性能的影响从表6看出，热压时间是影响板材性能的主要因素。对板材的静曲强度、弹性模量和吸水厚度膨胀率的影响高度显著，对内结合强度的影响显著。
在本试验水平范围内，热压时间延长，有助于塑料熔融。充分熔融的塑料，其流动性大大增加，不但有利于塑料在刨花表面流展和均匀分布，而且可以促进塑料更多，更深地渗入到刨花内部，使塑料和刨花之间的结合更加紧密、牢固，从而使板材的各项力学性能都得到提高。随着热压时间延长，板材的吸水厚度膨胀率呈明显下降趋势。其原因是热压时间延长，充分熔融的塑料不但能够均匀流展在刨花表面，而且更多塑料会更深地渗入到刨花内部，不仅减少了刨花表面吸水性游离羟基的数量，同时又阻塞了水份的传输通道。从而使板材的吸水量减少。
4结论4.1以沙柳抛花和聚乙烯塑料为原料，加入一定量的硅烷偶联剂，在常温下，将刨花、塑料和偶联剂搅拌均匀，铺装成型，采用热压后冷压的方法，可以制成合格的沙柳塑料刨花板。
4.2沙柳塑料刨花板的最优工艺条件是；木塑比70/30，偶联剂加量6%，热压时间1.5min/mm，偶联剂种类KH550. 4.3在制板中，加入一定量的硅烷偶联剂可以改善刨花与塑料界面的相容性，提高板材性能，实验中3种偶联剂对板材性能的影响差不多，应用时可根据价格灵活选用。
4.4在本实验水平范围内，随着3个工艺因素木塑比、偶联剂用量和热压时间由第1水平变化到第3水平，板材性能明显提高，到水平上限时，性能最好。
因此，可在3因素第3水平以上选定新的水平，继续进行研究。
4.5在最优工艺条件下制成的板材的各项性能指标均达到了优化效果，证明，通过调整工艺条件可以改善板材性能。
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