何佳徽
身份证号：21030219930522****
摘要：由于建造房屋和生活用品需求增加，木材资源减少，塑料成本上升，急需开发新材料。木塑产品具有木材和塑料的综合特点，可替代木材使用，化解白色塑料污染问题，是一种绿色、环保、循环使用的新型高科技材料，具有广泛的发展前景和社会经济效益。基于此，本文阐述了木塑复合材料的原料的内涵及我国木塑复合材料的发展历程，然后分析了木塑复合材料的生产控制要点，最后探讨了木塑复合材料的发展研究，以为相关人士提供参考。
关键词：木复合；材料；成型工艺
引言
木塑复合材料（Wood Plastic Composites），简称WPC，是以木纤维和植物纤维为主要原料（锯木、木屑、竹屑、稻壳、麦秸、大豆皮、花生壳、棉秸秆等），再和各种塑料（聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯塑料PVC、树脂ABS和聚酯PE等），添加其他化学助剂，按一定比例混合，经高温挤塑模具挤出成型。木塑复合材料兼有木材和塑料的产品特征，是能替代木材、塑料和金属的新型环保材料。它拥有木材一样的加工特性，使用普通的加工工具就可锯切、钻孔、打钉等，同时具有木材的质感和塑料的耐水、防霉、防火、防腐、防虫、颜色多样和使用寿命长等特性，是一种耐用和多用途的建筑材料，也是一种高性能、高附加值的绿色环保材料，性能优良，用途广泛，有利环保，具有广阔的发展前景。现被广泛用在园林地板、护栏、内外墙装饰、凉亭和建筑模板等。
1.木塑复合材料的原料
木塑复合材料的原料主要是回收利用产品：木制品加工后剩下的木屑、木粉、边角废料及废弃木制产品等木纤维废料，混合农作物加工后剩下的秸杆、谷糠、豆壳等植物纤维废料。中国每年产生木纤维废料几百万吨，植物纤维废料几千万吨，这些原料以前被用来燃烧，产生大量的烟尘，影响空气质量，造成资源浪费。木塑复合材料的另一个重要原料是回收塑料。日常生活中会产生大量的塑料废弃物，处理不当会制造严重的白色污染，而塑料降解需要几百到上千年，对土壤和水环境产生污染，并对野生动物产生危害，塑料废弃物如果进行燃烧处理，会产生有毒有害气体，污染空气，影响人的健康。城市每天产生的塑料垃圾占垃圾总量30%～50%，如果能将废旧塑料有效利用，对环保和循环经济会有良好作用。因此，人们一直在寻找和研究利用这些废弃物的方法，木塑复合材料的出现，将木纤维废料、植物纤维废料和塑料废料经处理加工成性能良好的木塑复合材料，是对废弃资源的综合利用，变废为宝，化害为益，具有良好的经济效益和社会效益，最终符合可持续发展的要求。
2.我国木塑复合材料的发展历程
木塑复合材料研发始于20世纪80年代，美国最早开始研发和大规模应用，由于木塑复合材料具有其他材料无可比拟的优点，并解决了废弃木纤维、植物纤维和塑料资源的再利用，具有绿色环保的特点，后被欧、日等发达国家广泛应用。我国每年产生的木纤维、植物纤维和塑料废料有几千万吨，为了更好地利用这些资源，1998年中国木材研究所开始研发和生产木塑复合材料。经过20多年的发展，我国现有木塑工厂近2000家，2019年生产木塑产品300多万吨，占全球木塑产量的七成，产销总量、消费总量和出口总量均为世界首位，木塑技术也达到国际水平。国家在“十二五”“十三五”产业发展规划期间都把木塑产品列入《国家战略性新兴产业重点产品和服务目录》，并把木塑产品选入《绿色产品目录》，已有近10家木塑工厂的产品通过《中国环境标志》认证，并进入了财政部《政府绿色采购清单》。在国家循环经济政策和企业经济收益的驱动下，随着木塑产品研究发展，其应用领域会更加广阔，在建筑、装饰、仓储、包装领域都会得到广泛应用。
3.木塑复合材料的生产控制要点
3.1木塑原料预处理
木塑原料预处理包括木纤维粉、植物纤维粉和塑料的预处理。
先将收购的木粉、竹粉、谷糠、秸秆粉等经过清洁、分选去杂、粉碎烘干等预处理，筛选得到颗粒大小在80目内的颗粒，再在50℃～60℃烘箱内烘干，排除水分和低分子挥发物，使木粉的含水率降到5%以内，而未经处理的木粉含水率一般在10%以上，在生产过程容易引起产品起泡、碳化、糊料，影响产品外观，且造成机器需反复清洗，影响生产效率。塑料物料在加工前也要进行清洁去污、分类去杂、高温造粒。然后把处理过的木粉、塑料和化学助剂按一定比例混合均匀，高温造粒可得木塑原料粒，木塑原料中塑料与木粉粒的混合比一般在1:3～1:6之间，木塑复合材料中的弯曲强度、拉伸强度和抗冲击强度物理性能会随着塑料含量增高而增大，但木塑复合材料钢性会反比例变小。另外，木塑复合材料加工过程中的化学助剂也很重要，木粉表面是含有多烃级的亲水表面，须加入化学偶联剂才能使木粉表面变成亲油性表面，均匀分布的亲油性表面木粉与塑料熔液才能有效结合，形成网状闭合稳定结构，这影响着木塑复合材料的物理结构性能。
3.2挤出成型
木塑复合材料一般采用挤出成型工艺生产，挤出机的温度、挤出压力、螺杆的送料速度等对木塑产品的性能有重要影响。木塑粉进入挤出机后，塑料会高温熔融，变成塑料液体粘合木粉，如果在螺杆送料过程和模具中温度过高，容易造成木粉碳化，产品强度降低；如果温度过低，容易造成塑料熔融不完全，造成出料不均，产品强度不均，所以挤出过程中的温度控制非常关键，一般挤出机身温度为150℃～180℃，挤出机模头温度为140℃～160℃，生产中温度的选择跟塑料的熔点和挤出速度有关，挤出模头的形状确定了木塑复合材料结构形状。
3.3冷却裁切
木塑复合材料挤出成型后需马上冷却，释放产品中的热量和应力，一般工厂采用循环水冷却。产品的形状和尺寸稳定后，裁切成需要的长度，再根据买方要求对木塑复合材料表面做进一步加工处理。
4.木塑复合材料的发展研究
4.1减轻木塑复合材料的密度
木塑实心复合材料密度大，是一般木材的2～4倍，通过把实心木塑复合材料改为空心木塑复合材料，可节省材料40%～70%,而木塑复合材料的物理性能可通过产品结构设计来保持不变。
4.2微发泡技术的应用
在木塑复合材料生产过程中添加发泡助剂，生成微发泡木塑产品，也可以减轻木塑复合材料的密度，微发泡木塑复合材料可节省50%的材料，微发泡木塑复合材料的强度可通过木塑粉的成份和切面设计来增强。
4.3向木塑原料中加入新材料
向木塑原料中添加玻璃纤维、纳米材料等可增强木塑复合材料的各项物理性能，改善木塑复合材料抗冲击性差等缺点，通过不断创新来满足各种工程环境的需要。
4.4新加工工艺的开发
从单纯的挤出工艺，开发出复合挤出、包裹挤出工艺，可在木塑产品中增加新的材料层，如金属层、玻璃纤维层、木皮层、耐磨塑料层等，有效改善木塑复合材料的物理性能，拓宽材料应用领域。
4.5木塑复合材料助剂的应用
木塑复合材料中添加不同助剂（防霉剂、抗老化剂、防火剂和耐磨剂等）可以使其具有不同的理化性能，这是一般木材、塑料和金属材料不可比拟的。
4.6规范原材料来源
不同的木材、塑料要分类清楚，按固定配方生产木塑原料，这样不会因木塑原料的成分不一致造成木塑复合材料性能的不稳定。
5.结语
总之，新型木复合材料具有较强的韧性、保温性、防火性以及安全性，在木材资源紧缺的当下，更有利于助推经济发展的同时，也有助于节能环保理念的应用，最终实现人与环境的和谐共存。
参考文献：
[1]易欣,牛征北,孙理超,王清文.基于场景化设计方法的木塑复合材料制品应用分析[J/OL].木材科学与技术:1-6[2021-07-09].
[2]邱平平,郭仕瑜,张学锋,王清文,刘天.聚酰胺-6微纤维及硼酸锌增强壳层结构共挤出木塑复合材料的性能[J].东北林业大学学报,2021,49(06):107-113.
[3]张清锋.聚乙烯基共挤木塑复合材料研究进展[J].中国人造板,2021,28(06):1-5.
[4]徐海龙,曹岩,周玮,杨小慧,高华,李利芬.自然老化对木塑复合材料抗冲击性能的影响[J].合成树脂及塑料,2021,38(03):7-11+23.