木塑复合材料及其材料配方
木塑复合材料
主要应用
• 木塑复合材料的最主要用途之一是替代实 体木材在各领域中的应用，其中运用最广 泛的是在建筑产品方面，占木塑复合用品 总量的75%。木塑复合材料主要使用场所 及用途见表1.3-1。
发展
• 木塑复合材料不含甲醛系胶粘剂，是一种新型的 “绿色” 建材。由于其产品具有优良的防腐蚀、 防虫蛀、防水性能和可钉、可锯的二次加工性能， 加之其基本生产原料可采用回收的废旧塑料和农 作物剩余物，其产品价格低廉，因此不少国家都 投入较大财力进行开发。目前我国木塑复合材料 主要用于建筑领域的门框、模板、地板、吊顶和 屋面板，包装领域的搬运垫板和托盘，交通领域 的铁路轨枕和高速公路的噪音隔板等。
主要特点
• 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，可锯、 可钉、可刨，使用木工器具即可完成， 且握钉力明显优于其他合成材料。机械 性能优于木质材料。握钉力一般是木材 的3倍，是刨花板的5倍。
• 2) 良好的强度性能 • 木塑复合材料内含塑料，因而具有较好的 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。表面硬度高，一般 是木材的2——5倍。
我国对木塑复合材料的开发以及在汽车工 业领域中的应用与国外差距很大。当今我 国对轿车内衬件工程材料的需求量越来越 大，厂家对国外普遍采用的木塑复合材料 的需求十分迫切，这就为木塑复合材料的 应用提供了广阔的市场。研究开发木塑复 合材料是木材工业史上最有革命性的发展， 是现代材料工业发展的主要方向。
参考文献
• • • • • • • • • • [1]赵学峰，白树林．木塑复合材料的发展回顾[J]．材 料导报，2004，18(2)．52· 56． [2]李大刚，周 敏．木塑复合材的产品性能及其应用 [J]．机电信息，2004，65(5)：47· 5O． [3]邵世佩，张振亮．国内外木塑制品的生产及发展 [J]．炼油与化工，2004(I)：5-8． [4]廖建平．抓住历史机遇加速木塑复合材料的发展 [J]．建材发展导向，2004(2)：38-40． [5]包建成，丁常揩．木塑复合材料应用进展[J]．塑料 加工，2004，39(2)：39-44．
木塑复合材料
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。
木塑复合材料的配方设计
美国Davis Standard 双挤压系统
第10页，共53页。
国外Cincinnati木塑挤出生产线
第11页，共53页。
日本艾因工程技术公司
第12页，共53页。
日本艾因工程技术公司型材产品
第13页，共53页。
木塑材料样品
第14页，共53页。
木塑PVC产品
第15页，共53页。
第22页，共53页。
五、应用实例—木材的理想替代品
包装运输类：托盘、军品和民品包装箱、玻璃包装箱、周转
箱，插车货板、仓储垫板等包装制品
园林景观类：凉亭、座椅、栅栏等城建用品
车辆船舶类：汽车等内装材、风扇罩、仪表架等部件、船 舶内装和隔热材等
家装及建筑类：活动房屋，窗框，门板，门褴，混凝土模板， 楼梯拍手，墙壁，天棚，装饰各种异型材，地板、家具等建 材用品
★减小树脂与机筒、螺杆间摩擦 ★防熔体破裂 ★促进填料的分散
第47页，共53页。
偶联剂/相容剂
作用:
★促进木粉在树脂中分散 ★促进木粉粘合树脂
效果： ★增加拉伸、弯曲和冲击强度 ★减少吸水率 ★提高热变形温度 ★提高老化性
第48页，共53页。
偶联剂对复合材料性能的影响
第49页，共53页。
偶联剂含量对复合材料热变形温度的影响
第6页，共53页。
三、国内外木塑技术发展趋势
国外： PE、PP、ABS、PVC+木粉
美国Mobil公司：利用废旧膜与锯末挤出型材 Davis Standard：单螺杆挤出机、双螺杆挤出 机挤出型材，双挤压系统 Cincinnati：锥形双螺杆挤出机挤出型材 专门设备：Woodtruder，包括共挤压 木粉填充量：达到50-90% 产量高：300-1000kg/h
木塑复合材料的发展与配方设计.ppt
国外木塑材料主要应用领域分布情况
应用实例
户外产品
木塑托盘
园林产品
包装产品
汽车内饰件
PVC木塑室内装饰
木塑复合材料的应用在不断扩展
仅以美国为例：应用于围栏、门窗框 架、户外产品、包装货架等，1998年 共生产9万吨至2000年增长到18万吨, 至2003年达到近40万吨。
生产木塑制品投资省、见效快，原料、 来源广泛 ，产品的投产期仅需2-3个月， 利税可达30%以上，经济效益与社会 效益均好。
挤出法：型材、板材、管材等 注塑法：各种零件 热压法：板材或简单产品为主。
国内外三大类木塑材料使用比例
二、木塑复合材料发展背景
☆1、货物包装：由于天牛虫问题，国家四部 委通知要求：企业在生产和出口欧美产品中 要尽量避免使用木质包装；
2、我国目前木质托盘的年产量 近亿万只， 木材消耗量达3000万立方米，而木质托盘又 是消耗品；
3、木材在使用过程中产生25-30%的废材， 各行各业迫切在技术上解决这些废材的利用， 使之资源化；
4、我国每年可回收的塑料在数百万吨以上， 而我国废旧塑料回收率在世界上较低，仅 为15％左右；发达国家废旧塑料的回收率 都在50%左右；
5、将废旧塑料与废弃木材有效利用，既可节 约森林资源，又可保护环境 。木塑复合材 料技术为我国解决木材紧缺、森林资源保 护、“白色污染”等问题，提供了一个全 面的，一举多得的解决方案。
不同木塑复合材料性能比较
性能
HDPE
PP
PVC
密度
2
1
3
价格
1
2
3
回收方便
1
2
3
硬度
3
2
1
抗蠕变性能
木塑复合板的配制
试验中出现的问题：
1.板片边上缺料（原因：物料称 取较少） 2.板片中间出现红棕色（原因： a. 热稳定。
谢 谢
1配方 2设备 3生产流程 4性能测试结果 5各组结果对比
配方
材料
PVC 木粉（60目）
份数
100 30
重量
250g 75g
作用
树脂 基体
碳酸钙
三盐 二盐
15
1.6 2.4
37.5g
4g 6g
填料
热稳定剂 热稳定剂
偶联剂 ACR
Hst
0.4
0.2 0.2
1g
0.5g 0.5g
促进剂
加工改性剂 润滑剂
模具165×1245mm 无锡第一橡塑机械有限公司
冲击试验机 摆锤：2.9v——2J
生产流程
高温开炼机：预热（30分钟）→PVC→ 三盐、二盐→偶联剂 → ACR、CPE→ 硬脂酸→碳酸钙,木粉（包筒3分钟下料） 模压机：预热（30分钟）→模具加料→ 预热（10分钟） →加压（5分钟） →放 气（4次）→冷却（80度）
冲击强度
3.7KJ/m 2
2
3 4
4.6KJ/m 2
6.0KJ/m 2 4.0KJ/m 2
厚 5.20mm 宽 8.80mm 厚 5.20mm
冲击试验数据
样条
5 宽 8.40mm 厚 5.10mm 宽 8.84mm 厚 5.16mm 宽 8.80mm
冲击强度
4.4KJ/m 2
6
7
3.8KJ/m 2
第 一 组
项 木 目 塑 三 复 合 板 配 方 配 制
木塑复合材料的基础为树脂和木质纤维，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，可锯、可钉、可 刨，使用木工器具即可完成，且握钉力明显 优于其他合成材料。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，因而具有较好的弹 性模量。此外，由于内含纤维并经与塑料充 分混合，因而具良好的强度性能
木塑复合材料
木塑复合材料（户外地板）1、原材料；（1）塑料：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。
（2）木粉、竹粉、秸秆粉等。
（3）加工助剂：偶联剂、光稳定剂、润滑剂、抗氧剂、着色剂等。
2、工艺流程图；否否3、机器设备；（1）高速混合机：物料的初步混合。
（2）同向平行啮合型双螺杆挤出机：塑料与木粉的熔融混合、挤出造粒。
（3）异向平行啮合型双螺杆挤出机（单螺杆挤出级）：木塑复合材料的挤出成型。
（4）辅助设备：定型装置、冷却装置、牵引装置、切割装置等。
4、详细工艺步骤（含工艺参数等）；（1）将木粉、塑料（高密度聚乙烯）、偶联剂、着色剂等先在高速混合机中预混20min，预混温度为70℃；（2）再将混合物料加入到同向啮合型平行双螺杆挤出机中，在180～195℃熔融共混挤出，造粒、烘干；（3）把烘干粒料与润滑剂初步混合后再经异向啮合型平行双螺杆挤出机熔融挤出成型（熔融段温度控制在155～200℃），制得木塑复合材料。
5、产品的应用及发展现状。
木塑复合材料（WPC）兼具木材和塑料的双重特性，不怕虫蛀，不生真菌、不易燃，热伸缩性和吸水性均比木材小，尺寸稳定性好，耐磨性和抗冲击性能高，而且使用、维修简便，可锯、刨、钉，产品可以再回收利用。
我国是木材资源贫乏的国家，每年需要进口大量的木材，此外，我国每年生产建筑、装演等木材废料在800万吨以上，林木采伐和木材加工产生的枝杈、碎片等废物在1000万吨以上，农村每年产生的秸秆约2亿吨、稻壳约3500万吨；另外，塑料制品的大量制造与应用给人们带来便利的同时，也给人类带来了最为头痛的白色污染，每年约有1400万吨的废塑料没有回收利用。
因此，把废旧塑料和木质材料制成高附加值的木塑复合材料，一方面可以使废旧塑料、废旧木材再利用，减少污染；另一方面可以节省木材，符合国家循环经济发展策略。
木塑复合材料主要应用领域为户外非结构性建筑材料，我国已经有相当数量的木塑复合材料应用于户外建筑材料，如地板、铺板、围栏、护栏、等，占其用量的70%以上；另外汽车内饰、座椅靠板、托盘也是其主要市场之一，而其他领域的应用较少。
eps木塑复合材料的制备及阻燃改性
eps木塑复合材料的制备及阻燃改性
固有木塑复合材料是指将木材和塑料复合制成的新型建筑材料，它具有木材的良好物理力学性能，又具有塑料的耐腐蚀、抗腐蚀性能，近年来在建筑行业被广泛使用。
本文介绍了EPS木塑复合材料的制备及阻燃改性方法：
一、EPS木塑复合材料制备
1、原料准备
EPS木塑复合材料的主要原材料有木材、聚苯乙烯（EPS）及助剂。
木材须经过烘
干处理，将其含水率降至8%-10%，以使之在加热处理时能够发挥较大的湿度指数，保证木材和EPS的有效复合。
2、模具处理
在模具处理过程中，主要是采用木材模具，要求模具表面光洁，不留有任何残留物质，以及对模具表面和木材表面打磨处理除去油污、水污，使模具表面更加光滑、平整。
3、EPS注塑
以EPS为基础原料，将EPS塑料完全溶解后流化成浆料，注入到木材模具中，利
用其自然凝固后形成EPS木塑复合材料。
二、EPS木塑复合材料阻燃改性
1、选择阻燃剂
阻燃剂的选择一般以处理烧蚀性物质的效果为主，合适的阻燃剂一般以聚氯乙烯和硅酸铝为主，可以提高EPS木塑复合材料的阻燃性能。
2、配制防火涂料
经过上述选材之后，按照明确的配方制备防火涂料，将该涂料涂覆在EPS木塑复
合材料表面上，有利于提高EPS木塑复合材料的耐火性能和阻燃性能，同时还有利于延长材料的使用寿命。
三、总结
EPS木塑复合材料的制备主要是采用木材和EPS的混合成型，材料的阻燃改性主要是使用多种阻燃剂和防火涂料进行处理，从而达到提高材料的阻燃性能，有助于更好的使用该材料。
木塑复合材料定义
木塑复合材料定义一、木塑复合材料的定义木塑复合材料，简称WPC，是由木粉、聚乙烯或聚丙烯等高分子材料和添加剂经过混合、挤出成型等工艺制成的一种新型复合材料。
二、木塑复合材料的组成1. 木粉：指经过研磨处理后的树木或竹子等植物纤维素质地的颗粒状物质。
通常使用的木粉为较细小的颗粒，直径在100-300微米之间。
2. 高分子材料：主要包括聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP），也有少量采用聚氯乙烯（PVC）和聚苯乙烯（PS）等高分子材料。
3. 添加剂：主要包括防腐剂、抗氧化剂、稳定剂、色素等，用于提高WPC产品的性能和外观。
三、木塑复合材料的制造工艺1. 原料处理：将原始树木或竹子等植物进行加工处理，将其制成适合WPC生产所需的木粉。
2. 混合：将制好的木粉、高分子材料和添加剂进行混合，使其均匀分散。
3. 挤出成型：将混合好的材料通过挤出机进行加热和挤出成型，形成不同形状的WPC制品。
4. 后处理：对WPC制品进行切割、打孔、表面处理等工艺，使其达到所需的尺寸和外观效果。
四、木塑复合材料的特点1. 环保：WPC由天然木粉和高分子材料组成，不含甲醛等有害物质，符合环保要求。
2. 耐候性好：WPC具有较好的耐候性能，在阳光、雨水等自然环境下不易褪色或变形。
3. 抗菌防腐：由于添加了防腐剂等添加剂，WPC具有较好的抗菌防腐性能，可以有效延长使用寿命。
4. 易加工：WPC具有较好的可塑性和加工性能，可以通过切割、钻孔等方式进行加工处理。
5. 外观美观：WPC可以根据需要进行染色或表面处理，可以呈现出多种颜色和纹理效果。
五、木塑复合材料的应用领域1. 室内装饰：WPC可以用于室内地板、墙板、天花板等装饰材料。
2. 室外园林：WPC可以用于户外地面、栏杆、花箱等园林景观材料。
3. 交通设施：WPC可以用于公路护栏、桥梁防护等交通设施。
4. 其他领域：WPC还可以用于家具、包装箱等领域。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
常用的偶联剂主要有：异氰酸盐、过氧化异丙苯、铝酸酯、酞酸酯类、硅烷偶联剂、马来酸酐改性聚丙剂(MAN-g-PP)、乙烯-丙烯酸酯(EAA)。
一般偶联剂的添加量为木粉添加量的1wt%～8wt%，如硅烷偶联剂可以提高塑料与木粉的粘结力，改善木粉的分散性，减少吸水性，而用碱性处理木粉只能改善木粉的分散性，不能改善木粉的吸水性及其与塑料的粘结性。
需注意的是马来酸盐偶联剂与硬脂酸盐润滑剂会发生相斥的反应，一起使用时导致产品质量和产量降低。
b)增塑剂对于一些玻璃化温度和熔融流动粘度较高的树脂如硬度PVC，与木粉进行复合时加工困难，常常需要添加增塑剂来改善其加工性能。
增塑剂分子结构中含有极性和非极性两种基因，在高温剪切作用下，它能进入聚合物分子链中，通过极性基因互相吸引形成均匀稳定体系，而它较长的非极性分子的插入减弱了聚合物分子的相互吸引，从而使加工容易进行。
在木塑复合材料中常要加入的增
塑剂有邻苯二甲酸二丁酯(DOS)等。
如在PVC木粉复合材料中，加入增塑剂DOP 可以降低加工温度，减少木粉分解和发烟，改善随着增剂DOP含量的增加，复合材料的拉伸强度下降而断裂伸长率增加。
c)润滑剂木塑复合材料常常需要加入润滑剂来改善熔体的流动性和挤出制品的表面质量，所使用的润滑剂分为内润滑剂和外润滑剂。
内润滑剂的选择与所用的基体树脂有关，它必须与树脂在高温下具有很好的相容性，并产生一定的增塑作用，降低树脂内分子间的内聚能，削弱分子间的相互摩擦，以达到降低树脂熔融粘度、改善熔融流动性的目的。
外润滑剂在塑料成型加工中实际上起了树脂与木粉之间界面润滑的作用，其主要功能是促进树脂粒子的滑动。
通常一种润滑剂往往兼备内、外两种润滑性能。
润滑剂对模具、料筒、螺杆的使用寿命，挤出机的生产能力，生产过程中的能耗，制品表面的光洁度及型材的低温冲击性能都有一定的影响。
常用的润滑剂有：硬胆酸锌、乙撑双脂肪酸酰胺、聚酯蜡、硬脂酸、硬脂酸铅、聚乙烯蜡、石蜡、氧化聚乙烯蜡等。
d)着色剂在木塑复合材料使用过程中，木粉中的可溶剂物质易迁移到产品表面，使产品脱色，并最终变成灰色，不同产品在一定使用环境下，还会产生黑斑或锈斑。
所以，着色剂在木塑复合材料生产中也有着较为广泛的应用。
它能使制品有均匀稳定的颜色，且脱色慢。
e)发泡剂木塑复合材料具有很多优点，但由于树脂与木粉的复合，使其延展性和耐冲击性降低，材料脆，密度也比传统木制品大近2倍，限制了它的广泛使用。
而经发泡后的木塑复合材料由于存在良好的泡孔结构，可钝化裂纹尖端并有效阻止裂纹的扩张，从而显著提高了材料的抗冲击性能和延展性，且大大降低了制品的密度。
发泡剂种类很多，常用的主要有两种：吸热型发泡剂(如碳酸氢钠NaHCO3)和放热型发泡剂(偶氮二甲酰胺AC)，其热分解行为不同，对聚合物熔体的粘弹性和发泡形态有着不同的影响，因而要根据制品的使用要求选择适当的发泡剂。
f)紫外线稳定剂及其它紫外线稳定剂的应用也随着人们对木塑复合材料质量和耐用性要求的提高得到迅速发展。
它能使复合材料中聚合物不发生降解或力学性能下降。
常用的有受阻胺类光稳定剂和紫外线吸收剂。
另外，为了使复合材料能保持良好的外观和完美的性能，常常需要加入防菌剂，防菌剂的选择要考虑木粉的种类、添加量、复合材料使用环境中的菌类、产品的含水量等多种因素。
如硼酸锌可以防腐但不能防藻类。
木塑复合材料的生产和使用不会向周围环境散发危害人类健康的挥发物，木质塑料制品本身还可回收二次利用，因此木塑制品是一种全新的绿色环保制品，能够生态自洁净，有着广阔的开发前景。