WPC(新興複合材料)

WPC是一種新興複合材料，特點是綠色環保，以塑代木。木質塑膠複合材料 (Wood Plastic Composite--WPC) 是一類新興的材料， 在最通常的意義上講，首字母縮寫 WPC’代表了範圍相當寬的一類複合材料，這些材料是用純淨的或者回收的塑膠與天然的纖維填料製成的，其中的塑膠可以是高密度聚乙烯（HDPE）,聚丙烯(PP），聚苯乙烯（PS）以及聚氯乙烯（PVC）等各種塑膠，而天然纖維則包括了木粉和麻布纖維。

基本介紹

• 中文名：木質塑膠複合材料
• 外文名：Wood Plastic Composite
• 特點：很高的尺寸穩定性
• 套用：門窗裝飾部件，走廊，屋頂

結構特點

這一代新型、發展迅速的木質塑膠複合材料 (WPC)具有優異的機械性能，很高的尺寸穩定性，且可以用來成型複雜的形狀。木質塑膠複合材料在非結構性戶外住宅裝飾方面找到了巨大的套用空間，而且在其他房屋建築材料方面的套用也在不斷的發展，例如門窗裝飾部件，走廊，屋頂，汽車裝飾材料以及戶外花園和公園的各種設備等等。

原料

用於製造塑木複合材料的基體樹脂，主要為PE、PVC、PP、PS等，由於新的原料成本過高，一般採用廢舊、回收塑膠代替。中國回收塑膠缺少嚴格的分揀、檢測手段，易造成選定的塑膠廢料品種中混入少量其他塑膠廢料，無法細分。廢舊木質材料中也可能不是單一木材，導致廢料因成份複雜質量難以保證。此外，目前對木質材料的選擇、處理與最終製品性能之間的關係也還缺乏系統研究。

加工設備

由於受到金屬材料性能、加工精度、設備製造成本以及巿場價格等等的限制，目前國內塑木加工設備還存在一定問題，例如加工產量普遍不高、螺桿使用壽命不長、排氣量不夠等等問題。

木塑成型設備由最早的單螺桿擠出機已經發展成第二代錐形雙螺桿擠出機，使用比較普遍但存在的問題也很多。由於木粉、植物纖維加入量大，樹脂包裹在其中難以塑化，要求設備具有耐高背壓齒輪箱，螺桿推動力強，塑化性能優異。而常規的錐形雙螺桿擠出機螺桿是整體式螺桿，長徑比較短，物料停留時間短，很難實現物料的混合分散與均勻塑化，加上如螺桿結構設計不合理，很容易造成機筒、螺桿磨損，最後造成開裂直至斷裂。在生產大型製品時這種現象尤為突出。

加工工藝

配方和加工工藝參數對塑木複合材料性能影響的研究有待加強。儘管塑木複合材料有很多優點，但迄今仍存在不足，如抗老化性差、抗蠕變性差、色彩的一致性和持久性差、會受微生物侵蝕、拉伸強度明顯低於普通木製品。這些不足需要從配方和工藝等入手深入研究吸取國外經驗，不斷提高塑木產品的生產技術和質量水平。

例如，配方和加工工藝條件對於製品的美觀和耐老化很關鍵。由於木質材料並不吸附普通的礦物基顏料，因此其色彩完全取決於自身被樹脂濕潤的好壞和木纖維在聚合物基體中分散的好壞。分散不充分將導致沒有著色的木質材料出現可見的白點。表面的木質材料顆粒也得不到樹脂的保護，而容易潮濕和受到微生物的攻擊，降低力學性能。

此外，研究力量分散、經費不足也是阻礙中國塑木複合材料發展的原因之一。我國在木塑材料方面的發展也取得長足進步，中國木塑是一個非常年輕的產業，它成長的歷史不過十多年，不管從哪個方面看，都尚顯稚嫩，中國市場與北美市場相比，木塑複合材料及製成品的增長還有相當大的空間。目前，國內科研院所和漢永塑膠新材料對木塑複合材料的設計、製造反覆研究和不斷積累，有不少產品已出口國外，其生產製造的WPC granules完全可以達到GB/T 24137和ASTM D7031 ；ASTM D7032；BS DD CEN/TS 15534-3的要求。

WPC

發展介紹

木塑複合材料

市場現狀

在國家循環經濟政策的鼓勵和企業潛在效益需求的雙重推動下全國性“塑木熱”逐漸興起。據不完全統計，2006年國內直接或間接從事塑木研發、生產和配套的企事業單位已逾150家。塑木企業集中分布在珠三角和長三角地區，東部遠遠超過中西部。東部個別企業工藝水平較為領先，南方企業則占有產品數量和巿場的絕對優勢。中國塑木產業的分布狀況如表1。

現有從業人員數萬人，塑木製品年產銷量接近10萬噸，年產值約12億元人民幣。行業內主要技術代表企業的試驗樣品已達到或超過國際先進水平。由於塑木材料符合中國“建設資源節約和環境友好型社會”、“可持續發展”的產業政策，2006年得到了快速發展並已經滲入到建築、運輸、家具和包裝等領域，輻射面和影響力正在逐年擴大。

中國的天然木材資源日益減少，木質製品的巿場需求量卻與日俱增。巨大的巿場需求和技術突破必然會不斷拓寬塑木材料的巿場。從巿場需求角度分析，塑木最有可能在建築材料、戶外設施、物流運輸、交通設施、家居用品等領域開始規模性拓展。

存在問題

中國的塑木複合材料製品種類單一、附加值低，以托盤、鋪墊板等中低檔產品為主。與美國、歐洲及日本相比，中國在塑木複合材料方面的研究還有很大的差距，而這種差距是由多種因素如原料、設備、加工工藝等的極大差異綜合影響造成的。

新產品

在開發新產品方面，各研發機構和塑木企業也取得一定成果，賦予了塑木複合材料新的功能。

木塑製品

塑木複合材料的微發泡成型是研究熱點之一。經微孔發泡的材料，泡孔密度為109~1015個/cm3，泡孔直徑在0.1~10.0Lm，其泡孔尺寸遠小於傳統發泡材料。這些小的氣泡能夠有效阻止材料中原有裂紋的擴展，使裂紋尖端變鈍，因此衝擊強度、韌性、疲勞周期、熱穩定性等方面的性能都有顯著提高，且泡孔的存在使材料密度減小。因此，對木纖維複合材料進行微孔發泡能夠克服物理機械性能等方面的缺陷，在很大程度上提高材料的使用性能。

塑木合金

塑木複合材料使用的塑膠多為廢舊塑膠，而廢舊塑膠很難做到準確地分類，因不同塑膠之間相容性差，加工工藝也存在很大差異，因此如何把各種廢舊塑膠混合加工以降低成本是當前塑木複合材料加工行業的研究難題和研究熱點。

利用異性混容技術製備聚合增強塑木合金的技術採用兩種或兩種以上完全不相容不同的聚合物混合形成共連續相結構，得到高強度、高硬度、低成本的新型聚合木材料。並且，可使塑木原料選用向更大範圍方向擴展，使以單組分廢舊塑膠進行塑木產品的製造向使用多組分廢舊塑膠形成塑膠合金的方向發展。

複合材料

利用天然麻纖維增強聚丙烯製成的複合材料可與玻璃纖維增強聚丙烯一爭高低，甚至可以代替PC/ABS和玻纖增強PC/ABS。

與玻纖增強聚丙烯和PC/ABS相比，麻增強聚丙烯材料具有突出的優點：密度小，含50%麻纖維的聚丙烯密度僅為1.08g/cm3；除衝擊韌性外，強度和剛性好，特別是有很高的彎曲模量；可在現有的注塑成型機上用原來的模具成型加工；衝擊破碎時無尖銳邊緣，滿足車輛用部件的要求；具有更高的耐熱性和更好的隔熱、隔音特性；可循環使用，是環境友好型材料。

發展趨勢

隨著塑木複合材料製品的工業化，套用研究者發現了塑木複合材料製品的缺陷，套用者也對其提出了更高的要求：對園林景觀類戶外製品要做到抗老化防脫色、提高使用壽命；對室內門窗及裝飾件材料要有良好的阻燃性能；對房屋基礎件承載類塑木製品要有很高的力學性能，需要進行增強、提高抗蠕變性。隨著節能呼聲的提高，建築業也對塑木複合製品的節能效果提出了更高的要求。因此塑木複合製品正朝著功能化、高附加值方向發展：阻燃型、增強型、抗老化型、抗蠕變型、保溫隔熱型等。此外，塑木複合材料的選材也朝多樣化、多品種方向發展，包括原料木粉和塑膠。

在成型工藝方面，擠出成型工藝是當前塑木複合製品成型加工的主流方法，主要用於開發型材、管材、板材等。隨著塑木製品的多樣化，如塑木多層複合管材、塑木微發泡地板，對擠出工藝提出了更高的要求，其研發方向是多層塑木複合共擠、包覆共擠、鋼/塑木共擠、塑膠/塑木共擠等。

注塑成型主要用於塑木專用零部件以及汽車零部件等，其發展新趨勢是大型製品開發及工程塑膠，如ABS塑木製品。

模壓成型方法與工藝是當前塑木複合製品研發的新趨勢，如多層多工位間歇式、熱擠冷壓以及連續滾壓式，特別是寬幅厚壁板材等大型塑木製品的開發，利用模壓成型工藝可大大提高工作效率，並降低生產成本，生產出其他方法難以實現的產品。