塑木复合材料

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1、塑木复合材料的发展现状和前景分析塑木复合材料的发展塑木复合材料（WPC ）是用木纤维或植物纤维填充、增强的改性热塑性材料，兼 有木材和塑料的成本和性能的优点，经挤出或压制成型为型材、板材或其他制品，替 代木材和塑料。木纤维塑料配混料研究已有80多年的历史，但一直未能工业化，大约 15年前才少量用于低值的吸音制品。由于环境观念的加强，美国建筑工业寻找像木材 一样的替代材料（不腐蚀、不翘曲、维修方便，外观与木材相似），而韩国和日本的纸、 木材加工厂为寻找锯木粉、废木屑等的应用，都推动和加速了塑木材料的研究和应用 开发。把木粉填充配混料加工成建筑和结构用型材是目前挤出行业最活跃的领域之一， 新应用开

2、发也层出不穷。不少国家投入力量加快开发和应用步伐，尤其是型材的生产， 被称为是一个“热门”市场。塑木复合材料（WPC ）是用木纤维或植物纤维填充、增强的改性热塑性材料，兼 有木材性能和塑料成本的优点，经挤出或压制成型的型材、板材或其他制品，替代木 材和塑料。开发塑木复合材料的推动力来自于合理利用地球有限资源的要求，减少原 始木材用量，保护我们有限的森林资源，回收再利用旧木粉和塑料。木纤维和植物纤 维来源丰富、价廉、质轻、对设备磨损小，尺寸稳定性良好，电绝缘性优，无毒，可 反复加工，能生物降解。美国著名的塑料配混机生产厂Farrel公司认为，开发塑木复合材料是环境问题日益 受到重视的结果。工业咨

3、询家认为，开发塑木复合材料的推动力来自于合理利用地球 有限资源的要求，减少原始木材用量，保护森林，回收再利用旧木粉和塑料。木纤维 和植物纤维来源丰富、价廉、质轻，对设备磨损小，尺寸稳定性良好，电绝缘性优， 无毒，可反复加工，能生物降解。木纤维有废木粉、刨花、锯木，植物纤维为粉碎处 理过的稻杆、花生壳、椰子壳、甘蔗、亚麻、泽麻、黄麻、大麻等。热塑性塑料主要 为PE、PP、PS等聚烯烃和聚氯乙烯，包括新料、回收料以及二者的混合料。我国的木材资源不丰富，储量小，产量也满足不了市场的需求。另外，自1998年 2月开始，美国、加拿大和欧盟国家相继对我国出口货物的木质包装材料实施新的检疫 标准，要求采取薰

4、蒸或高温消毒处理，否则将拒绝入境。资源的限制、市场的变化和 环保的要求，推动着我国采用塑木型材做包装用托盘为代表的塑木复合制品的发展。塑木复合材料的性能木纤维和植物纤维最初作为低成本、提高塑料刚性的改性填充材料。塑木复合塑 料可充分利用资源，而且可以回收利用。而材料能否回收利用，已成为工业界选材的 重要考虑因素，因而塑木复合材料的前景看好。塑木复合材料的主要特点可归结为：耐用、寿命长，有类似木质外观，比塑料硬 度高；具有优良的物性，比木材尺寸稳定性好，不会产生裂缝、翘曲、无木材节疤、 斜纹，加入着色剂、覆膜或复合表层可制成色彩绚丽的各种制品；具有热塑性塑料的 加工性，容易成型，用一般塑料加工设

5、备或稍加改造后便可进行成型加工，加工设备 新投资金少，便于推广应用；有类似木材的二次加工性，可切割、粘接，用钉子或螺 栓连接固定，可涂漆，产品规格形状可根据用户要求调整，灵活性大；不怕虫蛀、耐 老化、耐腐蚀、吸水性小，不会吸湿变形；能重复使用和回收再利用，环境友好；维 护费用低。塑木复合材料的缺点是：韧性低于母体塑料，加工设备、下游装置、模具均需作 相应调整和改造。塑木复合材料的应用北美是目前世界塑木复合材料市场最大的地区。美国PricipiaPartners咨询公司指 出，2001年仅北美市场用量就达32万吨，预计2005年前需求量将以两位数速率递增， 2005年用量将比2001年翻番，其中

6、铺板（包括平台、路板、站台、垫板）用量就占总 用量的60%以上。除铺板外，还有护墙板、天花板、装饰板、踏脚板、壁板、高速公 路噪音隔板、海边铺地板、建筑模板、防潮板，均可使用塑木复合板材。此外，还可 用于装饰边框、栅栏和庭园扶手、包装用垫板和组合托盘，以及家俱（包括室外露天 桌椅）、船舶坐舱隔板、办公室隔板、贮存箱、花箱、活动架、披叠板、百页窗等。Strandex公司指出，由于塑木复合材料是环保型材料，尽管目前欧洲用量不大，但 因为加工厂担心欧共体会以法规的形式来有效地限用PVC，所以塑木窗框替代PVC窗 框是个巨大的市场和机会。因此有人认为，木塑制品替代PVC和其他塑料制品，会像 以前塑料制

7、品替代木制品一样一一快速增长。总之，塑木复合材料是一种前景看好的环保型材料，加工技术已日趋成熟和多样 化。L生产工艺流程：树脂（废旧FE、PP乙稀）、秸杆、据沫等粉料加复合改性济_高速混合处理、烘干|造粒 挤出机挤出成型只 冷却机冷却定型k牵引机拉出定尺切割，工艺处理、检验包装入库p 废料回收加工再生产-木塑专用设备1、木塑专用设备的定义：以初级生物质纤维为主原料，配混一定比例的塑料基料，符 合木塑材料高分子界面化学原理和塑料填充改性的特点与要求，仅适用于木塑复合材 料成型加工的专业生产机械。2、木塑专用设备的基本要求1）选材要求：由于有大量生物质纤维添加，加大了设备中机筒和螺杆的磨损，因此用

8、 于木塑专用设备所使用的钢材采用强度更高、工艺更复杂的型号。2）结构变化：在螺杆设计时采用特殊的多段式结构，以满足设备在较低温度和转速下 同样具有良好的物料塑化和输送功能。3）部件改进：加料区体积加大；另外除采用常规水冷方式外，对于截面积较大或结构 复杂的产品，还需采用特殊的冷却装置和方法。4）专机专用：木塑材料的加工方式与主要设备虽然表面上与塑料机械相似，但其主要 部件必须具备专业特色，而且绝不可能与塑料生产设备互换混用。3、木塑生产工艺与设备的关系与制造业中大多数行业不同，木塑专用设备的生产性 能主要是由生产工艺来决定的，而不是决定于设备的自然属性和规定性能，这要归结 于木塑产业生产工艺总

9、体上的不成熟。由于这个现象的长期存在，已经极大地制约和 限制了木塑产业通畅的发展，要打通这个瓶颈，我们的意见是：首先理顺木塑生产工 序，在合理工序的基础上确定科学的工艺流程，有了较为固定的生产工艺，专用设备 的规范化问题就可以迎刃而解了。三、木塑新工艺的借鉴创新1、生物纤维超临界流体塑化造粒技术生物纤维超临界流体塑化造粒技术是根据传统 木/塑两相界面处理的要求，运用物理原理使其产生化学反应，从而达到木/塑两相较 好的混融效果的独特技术。其表现为：无需添加任何化学助剂，仅以清水作为主要介 质（包括纤维自含水分或外加水），混配较少或根本不用树脂材料，塑化出类似塑料 的产品，其物理力学指标一般不低于

10、传统塑料材料。从理论上讲，自然界的任何物质都可以在不同条件下完成形态的转化，比如远古 埋藏在地下的成片森林向石油、煤炭的转化。这种转化需要具备高温、高压、水分， 以及时间等因素。超临界流体塑化技术正是人为制造了这样一个环境。譬如，材料处 理瞬时最高温度可达1000C以上，而木质纤维的碳化临界点也达到了 280C，这个数 值已经大大高于通常木塑混配和制品挤出的控制温度。物质形态转变临界点的控制技 术是该技术的关键节点。生物纤维超临界流体造粒技术特色归纳如下：1）木/塑配比中木粉添加量可达80%以上，大幅度降低了原料成本；2）木塑造粒不添加任何助剂，不仅节约成本且能避免污染环境；3）木塑颗粒可塑性

11、大，延伸性好，适用领域/产业十分广阔；4）造粒设备配置简单，操作方便，便于复制，具备扩大再生产的条件；5）基本可以沿用现有木塑成型机具，无需大规模设备更新。2、生物质纤维碳化复合材料制备技术 生物质纤维碳化复合材料制备技术是已申请国 际专利的“生态型碳减排的系统化方法”中的一项共性核心技术。该技术的主要节点 是对不稳定和高极性的生物质纤维材料进行整体结构性的稳定化和去极化的预处理， 并使预处理后的生物质纤维材料的稳定性和非极性均获得提高，进而使预处理后的生 物质纤维材料与非极性的橡/塑材料的复合相容性和复合后的长期稳定性也同时获得 提高，可以实现WPC中塑料比例减量化，生产工艺简单化，从而达到

12、生物质材料性能 全面优化、全面进步的目标。该技术所派生的产品是一种由含碳固体物质所构成的新型泛性的生态型功能材 料，具有多孔轻质，疏水亲油，易与塑料等石化产品进行聚合形成等特点。由于成功 地解决了高极性的生物质材料与非极性的有机聚合材料的相容性问题，所以其所采用 的聚合材料不仅可以包括热塑性塑料（PE，PP，PS，PVC，ABS等），还可以包括热固性 塑料、泡沫塑料、橡胶、树脂、丙纶、石蜡、沥青、凡士林等各种非极性的有机聚合 材料，甚至包括掺入废旧报纸和其它无机填充物。应用该技术制备的生物质复合材料， 原料成分的选择自由度和多元组合度大大增加，既十分有利于充分利用废旧回收有机 聚合材料，也十分

13、有利于开发出性价比更高、应用面更广泛的生物质复合材料新产品。 对“生物质纤维碳化复合材料制备技术”的评价：1）能够以简单工艺、无毒无害、高效率和低成本的方式解决了制约传统WPC行业发展 的原料瓶颈问题；2）可以利用收集相对容易的初级生物质资源，大量制备变废为宝，绿色安全，循环运 用的新型复合材料；3）能够应用到更加广泛的的新材料产品上，使木塑材料性价比大幅提高，从而使其更 加具备市场竞争优势；4）是一项可以起到保护自然生态环境、在应对全球气候变暖挑战中有重大战略意义的 新型碳材料制备技术。四、木塑产品发展方向1、木塑材料的制备可以大量使用包括农作物秸秆在内的生物质材料。根据现有条件预 测，“十

14、二五”期间，生物质合成生态建材的最大生产能力可达到10001500万吨， 吸纳秸秆2000万吨，可以生产相当于2000万立方以上的木材的板/型材。较之其它生 物质材料利用，木塑材料的生产制造牵扯面小，附加值高，应用范围广，有一定产业 基础，比较容易为市场接受，目前得到国家有关部委高度重视。2、木塑材料可以充分发挥自己可塑性强、适用范围广的特点，根据不同原料组合制备 不同的产品。除去以往已经比较定型的建材类产品，木塑材料在建材领域中的地板、 墙板、门窗和家具的制造上还有非常巨大的发展空间；在建筑工程使用的各类模板中， 木塑模板是当前最符合循环使用和环保要求的材料，已经在诸多重点建设中采用，预 计到2015年，木塑模板应用可以超过1亿平米。3、木塑材料生产中新技术应用使其获得了更大的拓展空间，按照目前可以应用的木塑 工艺，木塑材料还可以从建筑领域扩充到交通、铁路、航运、汽车、电器、包装等更 广泛的层面，成为木材、金属、塑料、陶瓷、水泥、玻璃等传统材料的有力竞争者， 在资源利用中最大限度地实现低值化材料向高值化应用领域的转移和推进。