木橡胶的性能及开发利用前景展望

袁旭　马岩

摘要木橡胶是按照橡胶力学性能构造的一种兼具木质材料和橡胶力学特点及材料優点的新型木基材料。文章简述了木橡胶的概念、原料、生产工艺和性能，并对木橡胶开发应用前景进行总结展望。

关键词木橡胶；原料；性能；发展；前景

中图分类号S794.1文献标识码A文章编号0517-6611（2014）09-02662-01

基金项目中央高校基本科研业务费专项（DL12CB05）；国家自然科学基金项目（31170517）。

作者简介袁旭（1980- ），男，黑龙江哈尔滨人，讲师，博士研究生，研究方向：机械设计及理论。*通讯作者，教授，博士生导师，从事林业与木工机械研究。

橡胶属于完全无定型的可逆形变高弹性聚合物材料[1]，主要分为天然橡胶与合成橡胶2种。目前天然橡胶越来越少[2]。利用另类材料构造橡胶是解决橡胶资源减少的有效措施。木材本身具有一定可逆形变和较高弹性，是归类于高分子材料的生物材料。木质材料是一种可再生、低碳、节能、环保的天然有机高分子材料，其主要组分纤维素、半纤维素、木质素的基本分子链结构单元均具有较高的刚性和柔性，因此其具有部分橡胶材料的特征。为此，随着木质材料科学的不断深化发展，提出了木橡胶的概念。

木橡胶（Wood-based Rubber）区别于木材-橡胶复合材料。该文提出的木橡胶是基于金属橡胶的理念和形成机理[3]，结合近代木材微米加工理论，以微米木丝为基材，利用冷硫化和复合材组构理论，采用热压模具定型加工出来的一种具有橡胶力学性能的新型木基高弹性复合材料。

1木橡胶的原料、生产工艺及性能

1.1木橡胶的主要原料及生产工艺用于生产制造木橡胶的木质材料多为木材加工剩余物、边角碎料、枝桠材等，获取比较容易，原料来源广泛，成本较低。在生产过程中，只需将劣质的木质材料加工成长2.0～15.0 mm、宽1.5～3.0 mm、厚0.2～0.8 mm的木刨花丝，干燥后采用相关的硫化成型工艺进行韧性加强处理，然后采用定孔穴率热模压胶合成型，充分利用木质材料的优点，通过精确控制生产工艺条件，即可生产出具有优异橡胶性能的木橡胶材料。木橡胶的生产原料利用合理，利用率也比较高。

1.2木橡胶的主要性能特点木质材料经硫化复合成型后，既具有木质资源的结构及性能特点，又具有橡胶材料的优异特征，是一种具有较高潜力的新型橡胶材料。对木橡胶进行综合全面的表征与分析，有助于更加深入、准确地了解木橡胶的结构和性能，并对于进一步改良木橡胶的加工工艺，拓宽产品的应用领域，均具有重要的研究意义。类比金属橡胶现有的研究结果表明，木橡胶在许多性能方面表现出独特的优势，主要体现在以下方面。

1.2.1具有阻尼减震性能。木材本身就是最古老的阻尼材料，在塑料诞生之前，木材被广泛应用在阻尼减震领域。木橡胶既具有类似橡胶的弹性，又可以根据用户需要塑造成各种形状[4]，同时还具有一定的阻尼防滑性能[5]。当木橡胶受到负荷作用时，部分橡胶分子将围绕橡胶主链段自由旋转从而产生隐稳现象，隐稳的产生将吸收大量的能量使材料的抗冲击能力大为提高。通常，通过孔穴率的变化、微米木丝的排布、木丝韧性的加强来提高木橡胶制品的柔韧性，使木橡胶在遇到高冲击载荷时具有一定的缓冲效应，避免出现开裂变形和永久变相现象的产生。

1.2.2韧性远远超过实体木材。木橡胶具有足够的支撑力，静态固定过程中不至于弯曲、劈裂和折断，可以保证受支撑部件的刚度安全，并具有较高的韧性。在受到压缩、拉伸载荷作用时，具有较高的伸长率，一定程度上起到抵消或者缓冲载荷作用的效果。

1.2.3压缩强度超过橡胶。木橡胶最适宜微量拉伸并且不会对木橡胶内部产生永久形变，为了使其变形过程富有弹性，其压缩和拉伸强度应达到10～30 MPa[6]。达到这个数量级以后，木橡胶就具备橡胶的特性。

1.2.4易透性。橡胶可以让X射线穿透，木橡胶也能被X射线穿透，这是金属橡胶不可能具备的。木橡胶在各种射线干扰下的耐老化性能远高于天然橡胶。并且木橡胶没有任何辐射和污染，可以在特殊场合使用。