木橡膠的性能及開發利用前景展望

袁旭　馬巖

摘要木橡膠是按照橡膠力學性能構造的一種兼具木質材料和橡膠力學特點及材料優點的新型木基材料。文章簡述了木橡膠的概念、原料、生產工藝和性能，并對木橡膠開發應用前景進行總結展望。

關鍵詞木橡膠；原料；性能；發展；前景

中圖分類號S794.1文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）09-02662-01

基金項目中央高校基本科研業務費專項（DL12CB05）；國家自然科學基金項目（31170517）。

作者簡介袁旭（1980- ），男，黑龍江哈爾濱人，講師，博士研究生，研究方向：機械設計及理論。*通訊作者，教授，博士生導師，從事林業與木工機械研究。

橡膠屬于完全無定型的可逆形變高彈性聚合物材料[1]，主要分為天然橡膠與合成橡膠2種。目前天然橡膠越來越少[2]。利用另類材料構造橡膠是解決橡膠資源減少的有效措施。木材本身具有一定可逆形變和較高彈性，是歸類于高分子材料的生物材料。木質材料是一種可再生、低碳、節能、環保的天然有機高分子材料，其主要組分纖維素、半纖維素、木質素的基本分子鏈結構單元均具有較高的剛性和柔性，因此其具有部分橡膠材料的特征。為此，隨著木質材料科學的不斷深化發展，提出了木橡膠的概念。

木橡膠（Wood-based Rubber）區別于木材-橡膠復合材料。該文提出的木橡膠是基于金屬橡膠的理念和形成機理[3]，結合近代木材微米加工理論，以微米木絲為基材，利用冷硫化和復合材組構理論，采用熱壓模具定型加工出來的一種具有橡膠力學性能的新型木基高彈性復合材料。

1木橡膠的原料、生產工藝及性能

1.1木橡膠的主要原料及生產工藝用于生產制造木橡膠的木質材料多為木材加工剩余物、邊角碎料、枝椏材等，獲取比較容易，原料來源廣泛，成本較低。在生產過程中，只需將劣質的木質材料加工成長2.0～15.0 mm、寬1.5～3.0 mm、厚0.2～0.8 mm的木刨花絲，干燥后采用相關的硫化成型工藝進行韌性加強處理，然后采用定孔穴率熱模壓膠合成型，充分利用木質材料的優點，通過精確控制生產工藝條件，即可生產出具有優異橡膠性能的木橡膠材料。木橡膠的生產原料利用合理，利用率也比較高。

1.2木橡膠的主要性能特點木質材料經硫化復合成型后，既具有木質資源的結構及性能特點，又具有橡膠材料的優異特征，是一種具有較高潛力的新型橡膠材料。對木橡膠進行綜合全面的表征與分析，有助于更加深入、準確地了解木橡膠的結構和性能，并對于進一步改良木橡膠的加工工藝，拓寬產品的應用領域，均具有重要的研究意義。類比金屬橡膠現有的研究結果表明，木橡膠在許多性能方面表現出獨特的優勢，主要體現在以下方面。

1.2.1具有阻尼減震性能。木材本身就是最古老的阻尼材料，在塑料誕生之前，木材被廣泛應用在阻尼減震領域。木橡膠既具有類似橡膠的彈性，又可以根據用戶需要塑造成各種形狀[4]，同時還具有一定的阻尼防滑性能[5]。當木橡膠受到負荷作用時，部分橡膠分子將圍繞橡膠主鏈段自由旋轉從而產生隱穩現象，隱穩的產生將吸收大量的能量使材料的抗沖擊能力大為提高。通常，通過孔穴率的變化、微米木絲的排布、木絲韌性的加強來提高木橡膠制品的柔韌性，使木橡膠在遇到高沖擊載荷時具有一定的緩沖效應，避免出現開裂變形和永久變相現象的產生。

1.2.2韌性遠遠超過實體木材。木橡膠具有足夠的支撐力，靜態固定過程中不至于彎曲、劈裂和折斷，可以保證受支撐部件的剛度安全，并具有較高的韌性。在受到壓縮、拉伸載荷作用時，具有較高的伸長率，一定程度上起到抵消或者緩沖載荷作用的效果。

1.2.3壓縮強度超過橡膠。木橡膠最適宜微量拉伸并且不會對木橡膠內部產生永久形變，為了使其變形過程富有彈性，其壓縮和拉伸強度應達到10～30 MPa[6]。達到這個數量級以后，木橡膠就具備橡膠的特性。

1.2.4易透性。橡膠可以讓X射線穿透，木橡膠也能被X射線穿透，這是金屬橡膠不可能具備的。木橡膠在各種射線干擾下的耐老化性能遠高于天然橡膠。并且木橡膠沒有任何輻射和污染，可以在特殊場合使用。