木塑复合材料,简称木塑(wood-plastic composites,缩写为WPCs),为生物质-聚合物复合材料的俗称,是一种由木质纤维材料与聚合物材料复合而制成的复合材料。它是新型的高性能、高附加值环保材料,在环境保护和节约能源等方面发挥了重要的作用。然而,抗蠕变性能差严重影响和制约了WPCs的拓展应用。论文以杨木纤维增强高密度聚乙烯(HDPE)复合材料为研究对象,重点分析了纤维尺寸和分布对WPCs的力学性质和抗蠕变性能的影响。采用10～20目、20-40目、40-80目和80-120目四种木纤维及它们的混合纤维制备了七种木纤维增强HDPE复合材料,对其弯曲性能、冲击强度、流变性能、动态热机械性能、24h蠕变-24h回复性能和1000h蠕变性能等进行分析,并引入数学模型拟合WPCs的蠕变-回复过程,取得如下结果：(1)纤维的尺寸过大或者过小都不利于WPCs的弯曲强度和模量的提高,增强效果以20-40目纤维为佳,而80-120目木纤维增强HDPE复合材料的弯曲强度和弹性模量均是最小值。四种目数木纤维混合增强HDPE复合材料的抗弯性能较好,长短不同,粗细不均的纤维搭配起来增强HDPE,既能填补纤维之间的间隙,又能扩大与基质的接触面积,有助于提高材料界面的结合强度,增强力学性能。(2)引入成分对弯曲力学性能的贡献因子λ作为参数修正ROM模型,通过方差分析和配对样本T检验证明该模型预测木纤维增强HDPE复合材料的弯曲性能优于三个传统ROM模型,通过材料的断裂强度验证了该模型。(3)24h蠕变-24h回复性能和1000h蠕变测试结果表明,单一目数木纤维增强HDPE复合材料中抗蠕变性能最差的是80-120目木纤维增强HDPE复合材料,该材料蠕变实验后弯曲性能值下降最大,不适合长期在负载的条件下工作。增加纤维长度有利于蠕变后弯曲性能的保留。在较小应力水平下,40-80目木纤维增强HDPE复合材料的抗蠕变性能最好；当载荷超过材料弯曲极限载荷的30%时,20-40目木纤维增强HDPE复合材料的抗蠕变性能最好且受载荷的影响较小(4)混合目数木纤维增强HDPE复合材料的抗蠕变性能优于单一目数木纤维增强HDPE复合材料,抗蠕变性能最好的是20-80目木纤维增强HDPE复合材料,最差的是80-120目和10-20目混合木纤维增强HDPE复合材料。材料在不同载荷水平蠕变后,回复率的变化不大(回复率范围81.81%～85.58%)。(5)分别利用Findley指数模型、两参数指数模型和四元件Burgers模型来拟合WPCs的24h蠕变曲线,经过模型检验和参数检验,四元件Burgers模型拟合效果最好,可以应用于热压成型的WPCs的蠕变性能的预测中。建立四元模型来模拟WPCs的回复过程,该回复模型模拟效果较好,可以应用于热压成型WPCs的蠕变-回复性能的预测中。(6)上层40～80目、下层20～40目木纤维增强HDPE复合材料的弯曲性能值最大,其次是四种目数纤维混合均匀分布增强HDPE复合材料,而上层80～120目、下层10～20目木纤维增强HDPE复合材料的弯曲性能最差。长度相差大的纤维无论是分层分布还是均匀分布,用其增强HDPE复合材料的弯曲性能值都小于长度相近的木纤维增强HDPE复合材料,后者弹性应变最小,蠕变速度较慢,24h应变最小,蠕变后剩余弯曲性能值均最大。(7)上层40～80目、下层20～40目木纤维增强HDPE复合材料最适合长期在载荷作用下工作。而含有短纤维(80～120目)的WPCs不适合长期在载荷作用下工作,短纤维含量越多,其抗蠕变性能越差。不同目数纤维均匀混合分布的WPCs抗蠕变性能均优于纤维分层分布的WPCs,且24h回复率也大于纤维分层分布的WPCS;不同目数纤维均匀混合分布的WPCs弹性应变和24h应变受加载力增加的影响较纤维分层分布的WPCs更敏感。(8)分别利用Findley指数模型、两参数指数模型和四元件Burgers模型来拟合叠层材料的24h蠕变曲线,并求出参数,经过模型检验和参数检验,四元件Burgers模型拟合效果最好,可以应用于叠层WPCs的蠕变性能的预测中。建立四元模型来模拟叠层WPCs的回复过程,该回复模型模拟效果较好,可以应用于叠层WPCs的蠕变回复性能的预测中。(9)对WPCs的安全系数进行考察,20～80目木纤维混合增强HDPE复合材料在弯曲性能和抗蠕变性能方面表现出最安全的使用性。