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1、一、木塑复合材料的基本构成(一)、木塑复合材料定义及特点木塑复合材料是以锯末、木屑、竹屑、稻壳、麦秸、谷糠、大豆皮、花生壳、甘蔗渣、棉秸杆等初级生物质材料为主原料，利用高分子界面化学原理和塑料填充改性的特点，配混一定比例的塑料基料，经特殊工艺处理后加工成型的一种可逆性循环利用、涵盖面广、产品种类多、形态结构多样的基础性材料，目前国内外对此称谓不一，也有将其称之为：塑木、环保木、科技木、再生木、聚合木、聚保木、塑美木或保利木，英文名称：Wood-Plastic Composites,缩写为 WPC。一般说来，以生物质材料为基添加一定比例的塑料原料制成的材料，或以塑料原料为基添加一定比例的生物质材
2、料制成的材料，均可称为木塑复合材料。应该注意，目前有一些类似材料也自名为“木塑”，实际上并不具备木塑材料的基本特征。从木塑产业的发展及其特性的角度看，新型木塑复合材料更倾向为一种泛性的生物质复合/聚合材料。从总体上分析，这种新型材料具有五大特点：1、原料资源化其生物质材料部分基本分为废弃物利用，来源广泛，价值低廉；塑料组分要求不高，新、旧料或混合料均可，充分体现了资源的综合利用和有效利用。2、产品可塑化木塑产品为人工整体合成制品，可根据使用要求随机调整产品工艺和配方，从而生产出不同性能和形状的材料，其型材利用率接近 100%。3、使用环保化木塑材料的木/塑基料及其常用助剂均环保安全，无毒无害，
3、其生产加工过程中也不会产生副作用，故对人体和环境均不构成任何危害。4、成本经济化木塑制品实现了低价值材料向高附加值产品的转移，不仅维护费用极低，而且产品寿命数倍于普通天然木材，综合比较具有明显的经济优势。5、回收再生化木塑材料的报废产品及回收废品均可 100%的再生利用，且不会影响产品使用性能，能够真正实现“减量化、再生化、资源化”的循环经济模式。（二） 、木塑复合材料的基料顾名思义，木塑复合材料就是由木质材料和塑料原料混配复合成型的材料。其中，木（竹）本材料诸如锯末、刨花、木屑、椰壳、竹屑和竹绒等，草本材料如麦秸、稻草、麻杆、糠壳、大豆皮、花生壳、板栗壳、棉秸杆、葵花杆及甘蔗渣等，均为废弃或
4、低值的生物质资源，经过筛选、粉碎、磨粉等工艺处理后，即成为木塑的木质工业原料，业内通称为木粉。用于木塑复合材料加工中塑料原料可以是热固性塑料，如酚醛树脂、胺基树脂、环痒树脂等，也可以是热塑性塑料，主要有尼龙（PA）、聚乙烯（PE ）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（ PVC），以及丙烯腈- 丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）等，包括新料、回收料以及二者的混合料。由于木质纤维热稳定性较差，所以加工温度在 200以下的热塑性塑料在生产中被更广泛地采用。现在应用实践中，聚乙烯、聚丙烯基材主要用于户外建筑制品；聚氯乙烯基材则主要用于室内装饰材建材。应该引起注意的是，目前木塑材料木粉塑化技术发展
5、很快，对塑料基料的依赖性有逐渐降低之势，而废塑料原料混炼技术也有一定突破，这样木塑材料中生物质原料的优势将可能更加突破。塑、木两种材料目前在生产中的配混比例来看，从 5：5 、4：6 到 3：7 的都有，有试验表明，木塑材料中木粉含量最高可达 85%，其成品仍能保持较好的质量和性能。（三）、木塑原料来源的优势了解木塑复合材料的原料构成对于发展这类新型材料有着十分重要的意义，因为正是原料结构的优势使木塑复合材料成为目前大家关注它的一个重要原因。首先，组成木塑成分之一的各类生物质材料在国内就具有种类繁多、来源丰富、加工方便、价格低廉等诸多优点，而且这类材料在应用中绝缘性能优良，制成品尺寸稳定，且无
6、毒无害，可反复加工，易自然降解，不会对环境造成任何污染，我国南北方、东部西部均不乏这类低值自然原料。据有关资料表明，目前我国每年仅农作物秸杆就产生近 8 亿吨，可收集部分 5 亿吨左右，而目前综合利用率不足 10%。在调查中，我们发现除了各地常见的稻麦秸杆、次小薪材和木工废弃料，在不同的地区，低值木质材料的利用呈现不同的特点，比如山东和新疆的棉杆、四川和广东的次生竹、河北的板栗壳、海南的椰壳等的个，都是可资利用、而且量大质优的木塑木质材料原料，而在当地，这些资源基本是弃之无用的。如果能够因势利导，不仅能够充分利用我国幅员辽阔的多种类生物质资源，对解决“三农”问题也会有一定程度的贡献。其次，废弃
7、塑料的回收处理在我国也是一个老大难问题。据有关统计数据表明，至 2006 年底，我国塑料制品年产量已超过 4000 万吨（含进口 1000 万吨），总量跃居世界第一位。塑料除了大量用于工农业生产外，于人们的衣、食、住、行、乐，几乎无不涉及，因而其废弃物的数量也十分巨大。根据各方面数据综合估计，现在我国每年产生废塑料约为 600-800 万吨，其中的地膜、渔网、饮料瓶、包装器具等废弃量大，又难于处理，“白色”污染由此而起。现在国内塑料再生利用率不足 30%，而且目前的塑料再生制品多为低档生活用品，实际意义十分有限。木塑材料是一种能够产生高附加值的新型材料，废塑料的填充应用几乎起到了“化腐朽为神奇
8、”的作用，若能正确引导塑料的回收和管理，以及进一步提高塑料再生利用技术，不仅可以为木塑产业的发展提供稳定、经济的原料来源，也可以缓解因为石油价格持续上扬带来的负面冲击。综上所述，木塑材料原料使用的优势尽显其中。当然，也不是其它国家和地区就不具备这些条件，问题在于中国作为一个还没有完全进入工业化的农业大国，特别需要诸如木塑材料这样一些可资充分利用低值资源的高附加值产品。这样，我们的人力、资金、原料更资源就容易找到最佳的表现位置。 （四）、木塑复合材料的助剂由于木质材料加工成木粉后具有较强的吸水性，且极性很强，而热塑性塑料多数为非极性的，具有疏水性，所以两者之间的相容性极差，界面的粘结力较小，常常
9、需要添加适当的助剂来改变木粉与树脂的表面状态，以提高木粉与树脂的界面亲和能力。而且，高填充量的木粉在熔融的热塑性塑料中分散效果较差，常会以某种聚集状态的形式存在，使得熔体流动性差，易造成成型时的困难，这也需要加入表面处理剂来改善流动性以利于材料成型。同时，塑料基体也需要加入各种助剂来改善其加工性能机器成品的使用性能，用以提高木粉和聚合物之间的结合力以及强化复合材料的机械性能。经常使用的木塑制品助剂有以下几种：增溶剂，用以克服高分子材料复合时加工的困难，改善其加工性能；偶联剂，用以提高木粉与塑料的相容性及分散性；润滑剂，用来改善加工熔体的流动性和挤出制品的表面质量；着色剂，它能使木塑制品有均匀稳
10、定的颜色，且使腿色速度减缓；防菌剂，使复合材料制品保持良好的外观和完美的性能；紫外线稳定剂，消减紫外线的辐射影响，能使复合材料中的聚合物不发生降解或减弱材料力学性能的下降；发泡剂，使制品产生良好的泡孔结构，从而提高材料的抗冲击性能和延展性，且大大降低制品的密度；此外还有分散剂、抗氧剂、填充剂和交联剂等等。采用不同的加工方式，所用的助剂也有所不同。但木塑常用的各种助剂均属于对人体和环境无毒无害的材料。二、木塑产业总体概况（一）、木塑产业的形成从科技发展的实例看，各种材料的混配复合是新材料发展的一个必然过程，木塑复合材料也不例外。木塑材料的产业化推广大概起源于 80 年代，主要诞生地之一是在美国。
11、从宏观上看，开发这种新型材料的动力来源于合理利用有限资源的要求；直接成因则是因为当时美国面临越来越多的废弃塑料需要处理。而在塑料加工中常常会添加一些成本低廉、又能提高塑料刚性的木质材料，故在此基础上诞生了木塑材料。也因为此，初期木塑材料一直是被当作改性塑料来对待的。但随着木塑复合材料生产技术水平的不断提高，其制成品逐渐具备了诸如塑料、木材、金属等单质材料的诸多优点，产品特色逐渐凸现，渐渐成为一类自成体系的新型材料，而不再是某一类材料的延伸或附庸。木塑材料所具有的各种优点不仅非常符合建筑业、物流业、包装业等领域的使用要求，同时也解决了塑料、木材行业废弃资源的再生利用问题，这就推动和加速了木塑材料
12、的研制过程，使其最终形成了一个新的产业。中国木塑复合材料的研发工作起始于上世纪 90 年代中期，比国外木塑复合材料的产业化研发晚了约 10 多年，与国外不同的是我国的木塑制品最早源于包装行业。自 90 年代末期开始，随着美国率先以从中国商品的进口木质包装材料中发现了光肩星天牛虫害为理由，欧美各国对来自中国的木质包装相继设置限制措施，客观上推动了我国以生产木塑包装箱和托盘为代表的木塑产业的发展，在外部压力和内在利益的双重驱动下，通过政府和企业的共同努力，国内木塑材料的研发、引进极其技术转化进入了一个快速发展时期。而在木塑材料的实际应用中，人们又逐渐发现或认识到这种新型材料的诸多优点，并不断将其转
13、移、延伸到更多的领域，由此逐渐形成了今天以填充聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）为主的户外产品和以填充聚氯乙烯（PVC）为主的室内装饰产品两大分支，以及一些另辟蹊径的木塑类产品。随着参加者的日益增多，至本世纪初，国内木塑产业雏形渐成。（二）、国外木塑产业概况木塑材料在国外经历了三个阶段的发展，即以包装托盘和汽车内饰制品为主的第一阶段；以户外园林用品和室内制品为主的第二阶段和以成套木屋及结构件为主的第三阶段。目前，各种类型的木塑复合材料制品在美国、加拿大、德国、英国、荷兰、日本和韩国等国家已得到较为广泛的应用，并形成比较规范的产业和市场。在北美，木塑符合材料方面的研究已进行了 20 年左右，北美也是
14、目前世界上木塑复合材料发展最快的用量最大的地区，主要用于风格粗犷的户外建筑，虽然由于使用习惯它的木塑制品及其制造技术尚不精致。从 1990 至 2000 年，美国市场的木塑材料增长率都保持在 15-20%以上，尤其是近 5 年的增长特别快。现在美国大约有 50 家左右的木塑企业，其特点是规模较大，产量一般都在万吨以上，其中几家最大的木塑复合材料公司，如 TREX 公司等都在纽约证券交易所上市，TREX 的产量 30 万吨，年营业额已超过 5 亿美元。美国从事这方面研究的机构也超过 50 家，形成了一个从产品研发、原料收集、设备制造、模具开发、制成品生产到市场营销的完整产业。具有关资料 2005
15、 年统计的数字美国木塑制品的应用量达到 25 亿美元。加拿大安大略省的材料和制造中心一直坚持与美国国家森林实验室一起主办木塑复合材料会议并资助研究人员和公司。经过 10 多年的努力，在加拿大也形成了 10 多家企业为主体，年产量超过 5 万吨的木塑复合材料行业。欧洲目前的木塑企业不是很多，除个别企业外，木塑产量和技术水平总体上大概与国内企业处于同一位置。欧洲木塑行业的总体发展及规模均不如北美，但在窗套、门板、板条、家具等制品生产中，木塑复合材料的应用量一直在增长，发展趋势有加快倾向。但欧洲国家普遍具有强大的装备制造能力，发展潜力不可小视。据有报告称，2005 年德国木塑复合材料产量预计将从 2
16、004 年的 5000 万吨提升至 1 万吨。德国 NovaInstitut 公司称，整个欧洲木塑复合材料市场规模已从 2002 年到 2003 年翻了一番，达到 3 万吨。据公司预计，未来几年德国木塑复合材料产量将达到 10 万吨/年。一般来说，欧洲人对木塑材料的要求比较细腻一些，品种花色的需求也高于北美，室内装修装饰和户外建筑齐头并进，但应用技术和商品市场还不十分成熟，应该说还有高速增长的发展空间。在日本，由于地理原因和环保意识，木塑材料的应用比较普遍，产品质量亦较优良。特别是以 EIN WOOD 株式会社为代表的木塑复合材料研究机构，经过十多年的努力开发出具有高品质的木塑复合材料。其产品具有自然的木材色泽和质感，已经在房屋建设和装饰方面得到广泛使用。该公司生产的木塑制品是目前国际上最高品质的产品之一，代表了木塑复合材料替代天然木材的发展方向和质量水平。（三）、中国木塑产业现状伴随木塑复合材料的优点逐渐被发掘，2002 年，该材料进入中国科学院2002 高技术发展报告 ；同年，被列入国家科技部 “863”项目和国家林
