热塑性木塑复合材料

热塑性复合材料的加工技术现状应用及发展趋势热塑性复合材料是指由热塑性树脂基体和增强材料（如玻璃纤维、碳纤维等）组成的材料。

它具有良好的机械性能、化学稳定性和耐磨性，广泛应用于航空航天、汽车、电子、建筑等领域。

随着科学技术的发展，热塑性复合材料的加工技术也不断推进，应用范围也在不断扩大。

在热塑性复合材料的加工技术方面，目前主要有预浸法、树脂浸渍法和树脂缠绕法等。

预浸法是将热塑性树脂浸渍到增强材料中，形成预浸料，然后通过压塑和热固化等工艺进行成型。

这种加工技术具有成型周期短、生产效率高、成本低等优点，适用于大批量生产。

但是预浸法的工艺控制要求较高，需要保持一定的工艺温度和压力，以确保产品的质量。

树脂浸渍法是将增强材料浸渍到热塑性树脂中，形成蜂巢结构后加热熔融，然后采用压塑成型。

这种加工技术具有成型性能好、质量稳定等优点，适用于复杂产品的生产。

但是树脂浸渍法需要较长的热固化时间，加工周期较长。

树脂缠绕法是将热塑性树脂涂覆在纤维上，通过控制缠绕角度和缠绕层数，形成复杂的形状。

这种加工技术具有成型灵活、节约材料等优点，适用于空间限制较大的产品。

但是树脂缠绕法需要掌握一定的工艺技巧，以确保产品质量。

热塑性复合材料的加工技术在航空航天、汽车等行业得到了广泛的应用。

在航空航天领域，热塑性复合材料可以用于制造机翼、机身等零部件，以提高飞机的载重能力和燃油效率。

在汽车行业，热塑性复合材料可以用于制造车身、底盘等部件，以提高汽车的安全性和节能性能。

随着科学技术的不断进步，热塑性复合材料的加工技术也在不断发展。

一方面，加工工艺越来越精细化和自动化，提高了生产效率和产品质量。

另一方面，新型材料的研发和应用也为热塑性复合材料的加工技术带来了新的发展方向。

例如，纳米级增强材料的应用可以改善热塑性复合材料的力学性能和耐热性能；3D打印技术的应用可以实现复杂形状的制造，提高产品的适应性和精度。

综上所述，热塑性复合材料的加工技术在应用和发展方向上都取得了很大的进展。

W P C( 木塑复合材料)一、概念Wpc即木塑复合材料（wood-plastic-composites简称wpc ）是利用木粉、稻壳、秸杆等天然植物纤维填充增加聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯（PVC）、ABS等增强性塑料经特殊工艺处理加工后制成的一种新型改性环保材料。

二、工艺特点1、木塑产品由木粉+PVC塑粉+其它助剂混合经高温、挤压、成型等工艺制成一定形状。

2、拥有实木的外观和优于实木的强度、任性，而且具有实木没有的优异的防腐、防水、防虫蛀、阻燃、不变形、不开裂、可钉、可锯、可刨、可上漆、可钻，产品无甲醛、氨、苯等装饰污染问题。

3、独特的配方技术，且经过界面作用强化处理和特殊混炼成型技术，使木、塑真正成为一体。

4、可以循环再生，具有生物降解特性，保护森林资源和生态环境，真正做到“绿色环保”，符合“资源节约型、环境友好型”的社会要求。

三、木塑制品标准（国内外参照标准）四、综合特性木塑材料及其产品兼备木材和塑料的优点，耐用，使用寿命长，有木材的外观，比塑料制品硬度高、刚性强、抗酸碱，阻然性好，零甲醛、无污染，正常使用在室外可用20年以上。

●优良的物理性能：比木材尺寸稳定性好、不会产生裂纹，翘曲，无木材节疤。

●具有热性塑料的可加工性，便于推广应用。

●具有与木材相同的二次加工性：可锯、可刨、可钉或螺钉固定。

●不会产生虫蛀白蚁，抗菌、抗紫外线、耐老化、耐腐蚀，不吸水变形、耐潮湿、耐温差、面油漆、易维护。

●不会对人体有害成分，可重复使用和100%回收再利用，对环境友好1：加工特性好可以进行锯、刨、车、削、钉、钻、磨，且握钉力明显优于其它合成材料，还可以粘帖、涂漆等二次加工，便于生产多种规格、尺寸、形状、厚度的制品，提供多种设计、颜色及木纹的制品。

2：内部组合强度高因复合材料内含聚酯、因而具有较好的弹性，此外，内含木质纤维并经树脂固化，因而具有与硬木相当的抗压、抗冲击等物理机械性能，并且拥有明显优于普通木质材料，使用寿命长，经济实用，价格低廉。

木塑复合材料老化性能表征概述木塑复合材料是以木本等可再生资源为主要原材料，并同一定比例的热塑性聚合物混合加工成型而得的绿色环保复合材料。

文章介绍了木塑复合材料老化作用的因素，并对其老化性能的表征方法进行概述。

标签：木塑复合材料；老化性能；木本1 背景木塑复合材料（wood-plastic composites，简称WPC）是以木本等植物类可再生生物资源为主要原材料，同时加入了一定比例的热塑性聚合物，并经过不同加工成型手段制备出的一种可循环利用的新型材料[1]。

而木塑复合材料的使用寿命有限，随着时间的延长，材料中的组分及结构都将会缓慢发生变化，产生这种变化的主要原因是由于材料的基体已发生变异，这些因素都将导致复合材料在宏观性能上的逐渐降低，最终导致木塑复合材料失去使用价值。

因此老化性能研究是必不可少的，而老化性能的表征手段是评定木塑复合材料老化性能的关键所在，其在复合材料的研究中有着不可或缺的重要性[2]。

2 木塑复合材料老化作用的因素木塑复合材料发生老化作用主要由氧、水、湿气、光、热、机械作用力、真菌、白蚁等外在的因素促使产生。

光、湿气及氧气会导致产品褪色；水会导致木塑复合材料力学性能下降；真菌及白蚁的存在会导致材料的表面美观及各方面性能大大下降，总之各种外在因素将最后导致其材料内部分子间的立体规整性、物理形态、高分子化学结构、分子量等发生一系列变化。

3 木塑复合材料老化性能的表征手段3.1 材料老化过程中的颜色变化老化过程中的颜色变化可以通过较为直观的目测法，也可以通过分光光度计来进行色变测试，具体采用L，a，b表色系统来定量的表征其颜色变化规律。

计算公式为ΔE=，其中△E表示色差即褪色程度，L表示明度，a为红绿指数，b 为黄蓝指数[3]。

另外还可通过色差仪对其颜色变化进行简单分析。

3.2 材料老化过程中的表面形貌观察表面形貌观察同样可以通过目测法观察样品表面有无龟裂、粉化等现象，另外还可通过SEM（扫描电子显微镜）以及SPM（扫描探针显微镜）对材料的表面（粗糙度、波纹度和表面形状误差）进行微观观测，因为木塑复合材料会在外在因素的作用发生老化现象，从而导致木塑材料的表层破坏且伴随着脱落的木质纤维，而脱落出的木质纤维也会发生降解，促使材料表面出现粉化现象，甚至伴随着微生物的生长，可用于定性判定材料是否发生老化现象及其发生老化作用的程度。

木塑复合材料木塑复合材料（WPC）是一种新型的绿色环保复合材料，是将废塑料（PE、PP、ABS、PVC等）与加工处理过的废旧木材，包括锯末、木材枝杈、稻壳、农作物秸秆、花生壳等以一定比例，添加特制助剂，经高温高压处理后制成结构型材。

它可以直接挤出或热压成制品或将型材再装配成产品如托盘或包装箱。

木塑新型复合材料具有许多优点：①耐酸碱、耐化学品、耐盐水性好；②可以在低温下使用；③耐紫外光；④不腐烂、不开裂或翘曲等；而且机械性能好、价格便宜、加工方便、可回收等特点。

木塑复合材料98％的原料为废旧材料，可制成各种截面形状和尺寸的制品，而且使用维修简单，可锯、可刨、可钉，既保留了木材在加工性能方面的优势，又克服了木材不耐用、怕虫蛀腐蚀的缺点。

木塑复合材料是一种性能优良、经济环保的新材料，可以替代外运货物木制包装材料和铺垫材料，也可以用于化工行业的耐腐工棚，装饰板，地板，通道，台架以及铸造模型等。

据统计在我国，城市人口每年产生的废旧塑料达240万～280万吨；每年由于木材加工余下的废弃木粉量达数百万吨，其他天然纤维如稻糠等的产量上千万吨，这些资源如能得到有效开发和利用，价值可观。

国内外木塑复合材料的发展现状木塑材料在国内市场尚处起步阶段，木塑制品在国内市场还没有大面积推广。

国内目前约有木塑材料生产厂家50-60家，绝大部分厂家只有2-3条生产线，生产的产品大部分为托盘，生产工艺几乎都是先造粒（少数不造粒，但经过两次挤出塑化），再通过双螺杆或单螺杆挤出机挤出成型材，最后进行组合装配。

据统计在2004年中，国内木塑制品主要为托盘，数量达到200万个，占木塑制品产量的60%-70%；其余用做铺板、仓库垫板或垃圾箱等。

基本上都是中低挡产品，价格便宜，产品粗糙，附加值低。

美国是世界上木塑制品生产和应用最大的国家，在2000年约生产出20万吨木塑复合材料，其最大制品是铺板，其次为阳台盖板，以及窗户、门和栏杆用到的型材。

木塑复合材料及其材料配方木塑复合材料是采用热熔塑胶，包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯以及它们的共聚物作为胶粘剂，用木质粉料如木材、农植物秸杆、农植物壳类物粉料为填充料，经挤压法成型或压制法、注塑法成型所形成的复合材料。

其中的热熔塑胶原料可采用工业或生活的废弃料，木粉也可以采用木材加工的下脚料、小径材等低品质木材。

从生产原料的角度而言，木质塑料制品减缓和免除了塑料废弃物的公害污染，也免除了农植物焚烧给环境带来的污染。

复合过程中材料配方的选择涉及到如下几个方面：1.聚合物用于木塑复合材料加工中的塑料可以是热固性塑料和热塑性塑料，热固性塑料如环氧树脂，热塑性塑料如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)及聚氧乙烯(PVC)。

由于木纤维热稳定较差，只有加工温度在200℃以下的热塑性塑料才被广泛使用，尤其是聚乙烯。

塑料聚合物的选择主要依据有：聚合物的固有特性、产品需要、原料可得性、成本及对其熟知的程度。

如：聚丙烯主要用于汽车制品和日用生活品等，聚氯乙烯主要用于建筑门窗、铺盖板等。

此外，塑料的熔体流动速率(MFI)对复合材料性能也有一定影响，在相同加工工艺条件下，树脂的MFI较高，木粉的总体浸润性较好，木粉的的分布也越均匀，而木粉的浸润性和分布影响复合材料的机械性能，尤其是冲击强度。

2.添加剂由于木粉具有较强的吸水性，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较差，界面的粘结力很小，常需使用适当的添加剂来改性聚合物和木粉的表面，以提高木粉与树脂之间的界面亲和能力。

而且，高填充量木粉在熔融的热塑性塑料中分散效果差，常以某种聚集状态的形式存在，使得熔体流动性差，挤出成型加工困难，需加入表面处理剂来改善流动性以利于挤出成型。

同时，塑料基体也需要加入各种助剂来改善其加工性能及其成品的使用性能，提高木粉和聚合物之间的结合力和复合材料的机械性能。

常用的添加剂包括如下几类：a)偶联剂能使塑料与木粉表面之间产生强的界面结合；同时能降低木粉的吸水性，提高木粉与塑料的相容性及分散性，所以复合材料的力学性能明显提高。

热塑性木塑复合材料木塑复合材料( WoodPlast ic Composite, WPC)是指采用木纤维或植物纤维填充、增强的改性热塑性材料。

与木材相比, WPC 能够连续挤出, 能够获得任意横截面; 尺寸稳定性和精确性良好, 几乎不产生废料; WPC 可以采用与木材一样的方法进行加工, 因此其户外维修的费用非常低; 为了更美观, 可以给WPC 上漆, 这一点比绝大部分塑料都要容易; 另外WPC 的户外耐久比软木要好, 使用时间预期为25~ 30 年。

热塑性塑料基体主要为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; 木纤维有废木粉、刨花、锯木; 其他植物纤维有粉碎处理过的稻秆、花生壳、椰子壳、甘蔗、亚麻、泽麻、黄麻、大麻等。

废木可以从倒塌或坏死的树木获得, 也可以从传统木材加工过程中回收。

木纤维和植物纤维对成型设备磨损小, 尺寸稳定性良好,电绝缘性优, 无毒, 可反复加工, 能生物降解。

可见, 进行WPC 制备、加工的研究有巨大的环保意义和经济效益, 其应用有广阔的前景。

虽然木塑复合材料力学性能比木材要好，但目前TWPC大都作为非结构材料。

对施工和建筑应用来说，能否在各种环境下保持所需力学性能非常重要。

有人对在海水环境中腐蚀2年的TRIMAX木塑材料(HDPE类)做性能测试，没有发现翘曲等变形或开裂，尺寸变化也在生产厂商标明的允许范围内，材料的模量和强度只有很小的变化。

疲劳测试中，由于木成分会升温，而塑料对温度敏感，所以木塑材料的疲劳性能难以测试。

木塑材料的螺钉联结强度随温度的降低而增加。

木材是极性亲水性物质, 大多热塑性聚合物为非极性憎水性物质, 因此必须采取各种措施来提高木- 塑界面相容性。

目前采用的方法主要有: 对木材进行乙酰化或硬脂酸化处理、聚甲基丙烯酸甲酯处理、马来酸酐处理等。

另外由于绝大多数木材是以粉末或短纤维态与热塑性塑料复合的, 它们不易混合而易生成毛团状, 同时极性纤维与非极性塑料难以相容胶合, 造成复合体力学性能低劣。

木塑相关资料整理什么是WPC木塑复合材料(WPC)是用木纤维或植物纤维填充、增强的改性热塑性材料，它集木材和塑料的优点于一身，不仅有像天然木材那样的外观，而且克服了其不足，具有防腐、防潮、防虫蛀、尺寸稳固性高、不开裂、不翘曲等优点，比纯塑料硬度高，又有类似木材的加工性，可进行切割、粘接，用钉子或螺栓固定连接，可涂漆。

WPC术语中英对比稻壳粉：wooden flour木塑复合材料：wood-plastic composites界面：interface相容性：compatibility粘度：viscosity挤出：extrude助剂：additives二. 目前局限性：WPC用途广泛，价格廉价，然而要生产出各方面性能优异的产品却不太容易。

要紧缘故是：〔1〕因含有大量的亲水性基团—羟基，植物纤维具有专门强的极性，而常见树脂基体通常为非极性、不亲水的，故植物纤维和树脂基体间的相容性专门差，界面粘结强度低，阻碍了WPC的机械性能；〔2〕由于羟基间可形成氢键，植物纤维之间有专门强的相互作用，使得其在树脂基体中的分散极差，要达到平均分散较为困难；〔3〕成型加工时植物填料易降解变色，不适合的配混和加工工艺会导致WPC的性能下降。

因此生产WPC制品的关键技术是在保证植物纤维高填充量的前提下，如何确保WPC的高加工流淌性，树脂与木粉之间的良好相容性，以达到最正确力学性能，最终用较低的生产成本生产出具有较高使用性能的WPC制品。

因此聚合物基WPC的生产需解决以下三个方面的问题：〔1〕原料的处理—以提高高分子材料与植物纤维之间的界面相容性为要紧目的；〔2〕配方设计—以改善木塑成型物料的加工流淌性为目的；〔3〕制品的成型设备及成型工艺—如何通过成型机械、成型模具的设计和设定合适的工艺条件〔成型温度和压力〕，以保持稳固加料、进行有效脱挥、提高木粉在体系中共混分散、保证产品的性能为要紧目的。

因此，木塑材料的加工难度大。

目前国内实现工业化应用还有许多工作要做。

木塑复合材料材0902-1班霍旭旭 20092187材料的组成木纤维和热塑性塑料（以植物纤维为主要组分,经过预处理使之与热塑性树脂或其他材料复合后加工而成的一种新型材料）制备工艺流程废旧塑料、锯末、秸杆等的破碎及粉碎→原材料的处理→木粉与塑料的混合处理→造粒→挤出→冷却定型→牵引→定长切割→成品。

性能特点木塑复合材料的基础为高密度聚乙烯和木质纤维，决定了其自身具有塑料和木材的某些特性。

1）良好的加工性能。

木塑复合材料内含塑料和纤维，因此，具有同木材相类似的加工性能，但机械性能优于木质材料。

2）良好的强度性能。

木塑复合材料内含塑料，具有较好的弹性模量。

此外，由于内含纤维并经与塑料充分混合，因而具有与硬木相当的抗压、抗弯曲等物理机械性能，并且其耐用性明显优于普通木质材料。

3）具有耐水、耐腐性能，使用寿命长，与木材相比，可抗强酸碱、耐水、耐腐蚀，并且不繁殖细菌，不易被虫蛀、不长真菌。

4）优良的可调整性能，通过助剂，塑料可以发生聚合、发泡、固化、改性等改变，从而改变木塑材料的密度、强度等特性，还可以达到抗老化、防静电、阻燃等特殊要求。

5）具有紫外线光稳定性、着色性良好。

6）其最大优点就是变废为宝，并可100%回收再生产。

可以分解，不会造成“白色污染”，是真正的绿色环保产品。

7）原料来源广泛。

8）可以根据需要，制成任意形状和尺寸大小。

应用领域木塑复合材料在国外应用非常广泛，遍及各行各业和生活中的方方面面。

1）建筑材料：室内铺板、栅栏、防潮隔板、楼梯板、扶手、建筑模板、水上建筑、门窗框、站台、路板等2）工业材料：用于不适合金属的构件及耐腐、耐药性较强的场合、铁道枕木等3）室内装璜方面：各种装饰条、装饰板、窗帘杆、窗帘圈、镜框条、装饰件、壁板、天花板、活动百叶窗等。

4）物流方面：运输托盘、出口包装托盘、仓库铺垫板、各类包装箱、运输玻璃货架5）文化体育用品：乐器材、枪托、高尔夫球棒等研究现状木塑纤维复合材料在西方发达国家已经实现了产业化，典型产品是轿车内衬件，我国对木塑纤维复合材料的研究开发以及在汽车工业领域中的应用与国外差距很大，目前我国轿车内衬件工程材料需求量越来越大，厂家对国外普遍采用的木塑纤维复合材料的需求十分迫切，为木塑纤维复合材料的推广应用提供了广阔的市场。