摘要：首先介绍了合成木材的特点和以塑代木的意义，主要介绍了聚氨酯仿木材料的性能特点为，应用领域，原料体系，制造工艺注意事项，指出这类材料利用了硬质聚氨酯结构泡沫塑料的优点，可制造仿木雕等装饰材料和结构材料。代替木材，具有良好的发展前景。

1合成木材的现实意义

木材的用途广泛，但近年来，由于森林资源的过度开采，造成了生态环境恶化和水土流失，所以一些国家控制天然林业资源的开发，制止滥砍滥伐。近年来，仿木材料已经成为研究和开发的一个新领域。在木材的许多传统应用领域，例如木质家具，门窗，电器外壳，木盆，雕刻装饰器件，镜框等，塑料，金属材料和仿木材料已经部分替代了木材。大多数合成木材可钉，可刨，可锯，且外观，手感，密度和木材类似，还有防潮，防虫蛀，阻燃，无需油漆等优于木材的特点。

用于合成木材的原料有很多种，一般用无机或有机填料与粘合剂模压制造。用于仿木材料的树脂，常见的树脂有聚氯乙烯，聚酯，聚氨酯，聚苯乙烯，ABS等，有机填料有天然纤维（稻草，秸秆与其它秆类，草类，麻类，竹丝等农副产品粉碎物。）无机填料有硫酸钙，石粉等。推广以塑代木，特别是以废变宝，综合利用，可节省木材，保护资源和环境。

有少数仿木材料是高密度的混凝土，钢铁等，只是通过涂装或者模制工艺，使之外表具有木纹或树皮结构，作为装饰材料或栏杆等，不是真正意义上的合成木材，多数仿木材料可具有类似天然木材的密度，表面纹理，这些仿木材料大多具有微孔结构，例如微孔聚氯乙烯，微孔聚氨酯硬质泡沫塑料，有类似木材细胞结构，可代替天然木材使用。

聚氨酯结构泡沫塑料是非功过20世纪70年代中期发展起来的一种中高密度微孔材料。由于它具有很高的刚性和机械强度。成型工艺简单，生产效率高，制品外形美观，可替代木材用作各类高档制品，深受用户的欢迎，所以近期内10年我国聚氨酯仿木材料在家具工业，装饰工程等行业中发展迅速。

2聚氨酯仿木材料的性能和用途

2，1聚氨酯仿木材料的性能特点

聚氨酯仿木材料，或者聚氨酯合成木材，从聚氨酯材料学科的角度来说，是一类中高密度的结构性硬质聚氨酯泡沫塑料（简称聚氨酯硬泡）。它具有微细泡孔结构，具有比常规保温用硬质聚氨酯泡沫塑料高得多的密度，密度通常高于0,2g/cm3(200kg/m3)，特殊的仿木材料密度也可低于这个值：大多数用于合成木材的聚氨酯结构泡沫塑料，具有致密坚韧的表皮，属于整皮（或称自结皮）硬质泡沫塑料，致密的表皮使这种合成材料不仅具有木材的外观和密度范围，而且强度较高，不易擦伤，而制件的芯部可做到较低的密度，舅此可减轻制件重量，同时具有较高的整体强度：具有较高的抗压强度，拉伸强度，抗冲击强度和弯曲强度，密度300——600kg/m3的聚氨酯泡沫塑料仿木材料，拉伸强度一般在6——25Mpa，弯曲强度8——80MPA，冲击强度8——20KJ/M，压缩强度5——20MPA；当然，由于聚氨酯泡沫塑料的发泡方向强度的各向异性，大型制品内部泡沫芯的纵向和横向的强度不同，不过整皮硬泡制品的坚硬表皮可消除这些差异；较低密度的聚氨酯仿木材料具有聚氨酯硬泡的高隔热性能优点；用于高承载场合的聚氨酯仿木材料，为了获得较高强度，除适当提高密度外，还可以用玻璃纤维或天然纤维等进行增强，使得弯曲强度成倍提高；硬质聚氨酯泡沫塑料具有闭孔的泡孔结构，透气性差，吸水率比较低，有研究表明密度0.5G/CM3的高密度聚氨酯硬质泡沫塑料（150MM*150MM*40MM）的体积吸水率和质量吸水率分别为0.93%和1.89%，然而木材吸水率较高，吸水后强度明显下降。

聚氨酯仿木材料与然木材相比明显的优点是可以通过模具设计，模塑成型批量生产各种形状，特别是具有雕刻花纹图案的仿木雕制品，形态逼真，制品的重复模塑性能极为优良，成型工艺简单，省时高效；外观与性能与木材相近，强度可比天然木材高，密度可比天然木材低，可刨，锯，钉，钻；耐酸碱性和防腐性能优良，另外在制造聚氨酯仿木材料时一般需要添加阻燃剂，材料具有阻燃性能，还有防虫蛀；若制造时添加所需颜色的色浆，制得地仿木材可无须油漆。

2.2聚氨酯仿木的应用

仿木材料属于聚氨酯结构硬泡，可根据密度区分三大类制品：制品密度在150——400kg/m3的多用于非承重型装饰材料，如建筑上的仿木雕装饰条，装饰板罗马柱雕刻画等工艺品，密度在400——600kg/M3的承重型结构合成木材类，可用于制造桌椅，工业支架橱柜，沙发腿，油画框，镜框，门，窗，花盆，卫生间器具等。密度在大于600kg/m3整皮硬泡以及中高密度增强硬泡材料，可用于制造汽车门板，蓄电池箱，行李箱盖，铁道枕木，家电外壳，滑雪板。雪橇，高尔夫球杆等。

例如，聚氨酯仿木管托与常规木托产品相比具有吸水率低，隔热性能低，阻燃性能好，不易腐烂，成本低的优点，并且接缝紧密美观，从根本上解决了管托与管道保温主材一体化的问题，简化了安装工艺，北京建工集团安装机电公司等单位生产的仿木管托，自2000年以用于供热系统，输油聚氨酯保温管道的支护。

3聚氨酯仿仿木材料的原料体系以及制造工工艺

3.1原料体系及其原料对性能的影响

仿木材料是一种中高密度聚氨酯硬泡,这种聚氨酯结构硬泡和普通聚氨酯硬泡一样,是双组分原料体系.其中组合聚醚组分(白料)同样是以多官能度,高羟值的聚醚多元醇为主,并配有催化剂,发泡剂,匀泡剂,阻燃剂等助剂,异氰酸酯组分一般是粗MDI即PAPIA(多亚甲基多苯基多异氰酸酯)或者含有改性MDI的粗MDI,官能度以2.5左右较为适宜.

3.1.1聚醚多元醇

合聚醚预混料中，聚醚多元醇是主原料之一，它不仅影响组合聚醚的粘度等参数和发泡工艺，而且影响制品的物理性能，通常，在一定范围内，聚醚多元醇的平均官能度越高，所制得的聚合物交联度越大，制品的机械性能和耐热性能越高。但高官能度聚醚多元醇粘度大，组合聚醚粘度大，发泡料流动性等工艺性能差，可能引起注模不均匀和制件缺陷。因此在仿木硬泡原料体系，一般在高官能度聚醚多元醇中掺入部分低粘度的低官能度聚醚多元（如聚醚二醇或聚醚三醇），它们的比例调整在一定的范围，以高官能度聚醚多元醇为主，聚醚多元醇的平均官能度可控制在世界上3.5-4范围,以使得组合聚醚即有良好的流动性,硬泡制品具有良好的性能,若低官能度聚醚用量过大,制得的硬泡压缩强度会降低,泡沫的后固化时间也将明显增长,当然,为了改善因添加低官能度聚醚造成的性能下降,提高硬度,也可以加入低分子量多元醇或者胺类扩链剂,其加入量应控制在此10%以下,也有报道采用特制的具有较低粘度的单种聚醚多元醇制备聚氨酯仿木材料.

3.1.2发泡剂

聚氨酯发泡过程中手忙所用的发泡剂可以分为物理发泡剂和化学发泡剂剂两大类,物理发泡剂是低沸点化合物,如CFC-11.HCFC-141B.环戊烷，化学发泡剂一般是水，对于仿木物品，导热系数不是考虑因数，不使用物理发泡剂，仅用水发泡也能制得高密度硬泡，但也需控制聚醚多元醇等所带入的水份，水含量过高引起制品密度降低，强度降低，并且可能因为水与异氰酸酯反应放热不易控制而引起泡沫烧芯和开裂。并且单独用水作发泡剂，在制品的表皮出现泡孔和孔洞，模塑制件没有明显的密度梯度，表皮强度较低，实用性较差。所以一般控制水份在较低的水平，例如0.15%左右，另外添加低沸点的物理发泡剂。

发泡剂（包括水）的用量宜根据制品听密度要求，是否需要致密的表皮进行调整，通过模塑发泡试验决定。

添加物理发泡剂的优点，降低组合聚醚的粘度，提高发泡料的流动性，调整和控制泡沫制品的密度和性能。形成致密的表皮。制造自结皮或者整皮硬泡原理是：在密闭模腔内成型时泡沫放热反应使物料温度升高，但靠近模具的物料温度较低，以及低沸点发泡剂压力效应而冷凝，使得表皮没有泡孔，靠近表皮的泡沫塑料也极其微细，密度较高，因而形成芯密度低到表皮密度高的密度梯度。这对生产承载的以及光滑表面的仿仿木材料特别重要。

CFC-11因为损伤臭氧层而逐渐被禁用，目前可用HCFC-141B，环戊烷以及复配的低沸点发泡剂生产整皮仿木聚氨酯硬泡。

当然也可不用物理发泡剂生产仿木硬泡，例如日本专利特开平8-41154以及特开平8-12880介绍，采用全水发泡制造仿木材聚氨酯硬泡，每100份聚醚使用0.8份水，且用1——50份二氧化钛或者1-10份的微细木粉作填料，硬泡制品具有良好均匀的外观。在其表面可用丙烯酸聚氨酯涂料进行涂装，得到仿木材料。而不用填表料填料制得的硬泡表面不均匀。