木基复合材料兼具木质单元与功能单元的双重优点。为探索增强木基复合材料性能的新途径,本研究就红衣陶土增强木基复合材料的性能及其机理进行了系统研究,重点考察了红衣陶土和改性红衣陶土对木塑复合材料及木基发泡复合材料性能的影响,并在此基础之上进一步考察了红衣陶土对聚苯乙烯/纳米纤维素晶体复合薄膜性能的影响。旨在确立红衣陶土和改性红衣陶土的最佳质量比添加方案,改善木基复合材料的功能特性,实现木材剩余物、塑料的高效利用与循环利用,改良木基复合材料的制备工艺,并赋予木基复合材料新的性能特点,拓展木基复合材料多功能化发展。主要研究内容与结果如下:(1)通过对无机填料红衣陶土成分分析及制备的研究,采用SEM、XRD、非金属材料化学成分快速分析、白度检测、粘度测试和煅烧等试验手段,表征了嫩江流域出土的新石器时代末期红衣陶片,其成分质量比为:6.57wt%MgO,16.93wt%A1203,68.23wt%Si02,8.27wt%Fe203。按其比例配制出红衣陶土,炼制成陶泥,经高温无氧煅烧得到红衣陶土无机填料;并考察了红衣陶土的白度、表面微观形貌及粘度等特性,揭示了红衣陶土高温无氧煅烧机理,为红衣陶土作为木基复合材料的无机填料奠定基础。(2)通过对红衣陶土(RPC)增强高密度聚乙烯基木塑复合材料制备及性能的研究,采用SEM、力学性能测试、收缩率测试、摩擦性能测试和锥形量热测试等实验手段,重点考察了红衣陶土的不同添加量对木塑复合材料性能的影响。研究结果表明:SEM观察显示,在2000X下观察RPC添加量为5wt%的试件断裂面中,RPC的分布均匀。随着添加量的增大,在500X下就观察到了 RPC团聚现象。通过力学性能、密度及收缩率分析表明,RPC添加量为5wt%时,弯曲强度上升7.5%,弯曲模量上升2.64%,拉伸屈服应力上升26.51%,拉伸强度上升0.2%,而断裂伸长率下降12.22%,冲击强度上升18.81%;密度升高,收缩率降低;摩擦性能测试表明,当红衣陶土添加量为5wt%时达到最大值,摩擦系数为0.28,摩擦系数增大了 133.33%,具有更好的防滑性;锥形量热测试表明,当RPC添加量为10wt%时,木塑复合材料的TTI延长5s,HRR降低了15.25%,EHC 降低了 3.48%。MLR 降低了 19.05%,THR 达到 79.33 MJ·m-2,降低幅度为13.72%,TSP和SPR降幅分别为25.37%和27.78%。综合性能表明RPC有效提高了复合材料力学性能,增大了材料的摩擦系数,增强了材料的防滑性能,提高了材料的燃烧性能和残炭量,起到了抑燃的作用,有效优化了木基复合材料的性能。(3)通过对改性红衣陶土增强高密度聚乙烯基木塑复合材料制备及性能的研究,采用硅烷偶联剂(KH-560)对红衣陶土进行改性,制备了改性红衣陶土(mRPC)/木纤维/HDPE复合材料,通过吸湿特性测试、DMA、TGA、紫外加速老化、力学性能测试和分光测色计测试等实验手段,重点考察了 mRPC的不同添加量对木塑复合材料性能的影响,揭示了红衣陶土有机硅烷改性机理。研究结果表明:吸湿特性测试显示,水分吸着等温线呈“S”形曲线上升趋势,并出现吸湿滞后现象;动态热机械性能(DMA)及热稳定性能(TGA)测试表明,添加5%mRPC的复合材料性能最优,储能模量为3264MPa,损耗模量达到2084MPa,热降解温度提高最为明显;紫外加速老化分析可知,在老化3000h过程中,添加5wt%mRPC时,力学性能损失最少,弯曲强度、弯曲模量、冲击性能分别为63.17MPa、3284.17MPa、和12.85MPa;分光测色计测试结果显示,在老化0～1000h这个阶段,△L*和△E*值增加最大,添加5%mRPC的复合材料表面褪色程度变化较小。表明mRPC在复合材料中体现为刚性结构,且刚性增强明显,有效增强了木塑复合材料的热稳定性能和抗老化性能。(4)通过对改性红衣陶土增强木基发泡复合材料制备及性能的研究,采用180℃高温热压技术,制备了mRPC/聚丙烯/木纤维发泡复合材料,通过SEM、力学性能测试、收缩率与孔隙率测试、吸水率与厚度膨胀率测试等实验手段,重点考察改性红衣陶土的不同添加量对木基发泡复合材料性能的影响,揭示了聚丙烯偶氮二甲酰胺发泡剂热压发泡机理。研究结果表明:SEM观察显示,在100X下观察mRPC添加量为5wt%的试件断裂面中,泡孔分布多而均匀,mRPC出现在泡孔间隙内,被PP包裹起来,粘结作用达到最大化;力学性能、孔隙率、收缩率、吸水率与厚度膨胀率测试显示,mRPC添加量在5wt%时性能达到最优,弯曲强度为27.53MPa,弯曲模量为2112.04MPa,拉伸强度为19.95MPa,冲击强度为6.30KJ·m-2,绝对密实体积值达到70.75cm3时,孔隙率达到21.39%,收缩率达到1.17%;吸水率上升最为显著,平衡吸水率达到了9.28%,厚度膨胀率下降幅度为25%。表明mRPC有效优化了木基发泡复合材料的力学性能,改善了吸湿特性,拓宽了材料的应用领域。(5)通过对红衣陶土增强聚苯乙烯/纳米纤维素晶体复合薄膜制备及性能的研究,采用静电纺丝法制备了红衣陶土(RPC)/聚苯乙烯(PS)/纳米纤维素晶体(CNCs)复合薄膜,通过SEM、力学性能测试、接触角测试和TGA等实验手段,考察了 RPC的不同添加量对复合薄膜性能的影响,揭示了红衣陶土对复合薄膜性能的增强作用。研究结果表明:SEM观察显示,随RPC添加量的增加,复合薄膜纤维表面逐渐光滑,RPC添加量达到4wt%时,光滑度开始呈现下降趋势;力学性能测试表明,添加3wt%RPC时,复合薄膜的抗拉强度为0.51MPa,增大幅度为45.72%,达到最优。而断裂伸长率则呈先降后升的趋势;接触角测试表明,添加3wt%RPC降低了复合薄膜的疏水性,接触角增大至149°,达到最大值;热稳定性能测试表明,RPC/PS/CNCs复合薄膜呈两阶段热分解方式,RPC添加量达到4wt%时,其最大热解温度达到449.5℃,随着添加量的增加,热解温度开始下降。表明RPC有效增强了复合薄膜的力学性能、疏水性与热稳定性能,使得木基复合材性向多功能化发展。