木塑复合材料在建筑模板中的应用

木塑复合材料在建筑模板中的应用

摘要：木塑复合材料具备良好的环保性能和物理力学性能，它的推广使用可以

缓解优质木材资源的耗用量，对保护木材资源具有重要作用。本文介绍了木塑复

合材料进行概述，重点介绍了木塑复合材料在建筑模板中的应用。

关键词：木塑复合材料；建筑模板；

1木塑复合材料概述

木塑复合材料（WPC）是指含有木屑或木质颗粒等木质组分形成的聚合物复

合材料。例如人们常见的木材、胶合板、纤维或粒子聚合物结合形成的材料均为WPC。它有非常广泛的应用，木质元素可以和热固性或热塑性聚合物结合，所以WPC也被称为木质聚合物复合材料。木质材料可以在一些户外装饰的结构性和非

结构性框架中得到良好的应用。然而，建筑和汽车领域却是WPC应用最广泛的

地方。WPC既可以应用在户外装饰也可以应用在室内，其中普遍应用的是在建筑

材料中，如花园和别墅院墙等产品，家居用品，建筑模板等。人们之所以广泛使

用WPC的主要原因在于，该材料可以极大降低生产成本，循坏使用的同时对人

类的生存环境造成较低的影响。在国外，建筑物使用WPC作为外墙或内墙装饰

变得尤为普遍，最重要的原因在于使用WPC替代传统纯净木材，既可以提高房

屋的耐久性，也能够使房屋易于维修和保养，在艺术审美价值上，WPC也比传统

木材表现出更多可设计性和美感，提升了房屋使用价值。与固体塑料相比，材料

中掺杂木素的成分可以大大减少生产成本，在WPC中使用的木头大部分来自于

传统木材加工过程中产生的木屑，或回收一些废旧木头产品，与塑料产品相比，

这种WPC的替代物价格更便宜，因此也受到了广大消费者的欢迎。目前，WPC

在建筑物原材料市场中已经占据了较大的市场份额。尽管为了维持经济的持续增长，人们对那些由化石能源生产的塑料产品仍然具有较大的依赖性。然而，考虑

到工业生产的成本，消费者的承受能力以及环保方面的需求，实际生产生活中对WPC的需求一直在不断增加。

2在绿色建筑中的应用

2.1WPC在建筑模板中的应用

建筑模板是建筑结构工程建设施工中使用量广、面大的周转材料，其费用占

总造价的20%~30%。目前，市场上广泛应用的建筑模板主要包括金属类模板（主

要为钢模板和铝合金模板）、胶合板模板（主要为木质胶合板和竹胶合板）和塑

料类模板（主要为WPC）。金属模板虽然存在尺寸稳定性好、平均成本低等优点，但存在拼缝多、自重大、前期投入大及不适用于地下室等问题，限制了金属模板

的使用。胶合板模板虽然具有幅面大、加工较灵活、强重比高等优点，但循环使

用次数有限，回收利用率低，造成资源的严重浪费，因而胶合板模板应用也受到

很大限制。据统计，胶合板模板循环利用3次的占23.5%、循环利用2次的占

41.7%、循环利用1次的占9.8%，通常循环使用3~6次之后完全报废。随着我国

可持续发展政策的实行，WPC建筑模板应运而生。综合考虑成本、性能、环境影

响及工艺等因素，WPC建筑模板具有独特的优势，应用前景广阔：WPC建筑模板采用废旧塑料和废弃木质纤维为原料，成本低廉；WPC建筑模板能够缓解木材、

钢材等资源紧缺的现状，符合可持续发展战略；WPC建筑模板强度高、尺寸稳定

性好，多次使用均能保持表面平整；WPC建筑模板加工性能好，固定方便；最为

重要的是，WPC建筑模板循环使用次数高，可达20-30次，成本大大降低，且废

弃后的WPC建筑模板还可回收利用，是一种环境友好的新型建筑模板。尽管

WPC建筑模板具有诸多优势，但还不够完善，为满足行业需求，还需要进一步改

善WPC建筑模板的刚度、强度、韧性及优化WPC建筑模板的结构等。研究表明，添加SiO2、碳酸钙等能明显提高WPC的刚性。在WPC建筑模板制备过程中，通

常添加增韧剂改善WPC的韧性。纤维填充不仅提高WPC的刚性，而且改善了韧性，添加稻壳制备WPC建筑模板也有研究。由于壳层结构相对于其它结构具有

更优良的综合性能，因而通常采用壳层结构制备WPC建筑模板。

2.2WPC在墙板中的应用

木塑墙板是绿色建筑中应用较为广泛的另一种木塑制品，互动百科中定义了

木塑墙板：在生产高密度纤维板过程中所产生的木粉，加入再生塑料经过造粒设

备做成WPC，然后进行挤出生产制成木塑墙板，具有防虫防白蚁、可塑性强、安

装简单和吸音效果好等特点，是一种新型环保WPC产品。WPC替代木材后，不

仅能提高房屋建筑的耐久性，而且使房屋建筑易于保养和维修，同时，WPC也比

木材表现出更多的艺术价值和审美价值，显著提高了房屋建筑的使用价值，因而

国外建筑中普遍使用WPC作为墙板材料。

2.3WPC在家具中的应用

WPC家具的开发主要围绕造型设计、外观色彩和整体结构等方面进行，绿色

建筑家具领域的研究者们主要关注WPC的表面性能、抗菌性能和阻燃抑烟性能

等多方面的性能改善。WPC家具的表面性能包括光纹理、色彩、肌理、光泽度、

触感等。研究表明，采用有机硅和丙烯酸聚氨酯涂料对WPC表面进行涂饰、用

薄木对木塑复合材料进行贴面、WPC仿珍贵木材纹理开发可以获得具有实木天然

纹理和质感的WPC，从而提高WPC在绿色建筑家具领域应用的可行性。由于人

们与家具密切接触，因而需要WPC家具有抗菌性能，改善WPC抗菌功能的方法

包括在WPC表面接枝具有抗菌功能的高分子单体、在制备WPC时添加抗菌剂等。WPC是由木质材料以及塑料为主要原料制备而成，属于易燃材料，而燃烧中产生

的烟气是造成人员伤亡的重要原因，因此必须对WPC进行阻燃抑烟功能化处理。 3应用WPC作为建筑模板的意义

我国建筑模板中使用WPC模板是在响应国家可持续发展国策的背景下，做出

的顺应时势的选择，有着诸多优点。比如，其一，可有效缓解我国木材短缺的现状。其二，降低建筑模板的造价成本，WPC可以使用木屑、木材加工中的下脚料

等剩余物作为制作原料。其三，性能好、耐久性强，WPC具有和传统木材类似的

抗压、抗冲击等力学性能。其四，在制膜成型方面，由于WPC和热塑性材料相当，具有容易加工的特点，为实际应用中的建筑模板制膜成型提供了便捷。其五，结构耐久性强，传统木材或钢板模板无法达到WPC的结构耐久性。其六，通过

助剂添加，具有可以改变的的密度、强度、阻燃性。其七，耐腐蚀，耐风化，不

易吸湿变形，具有较好的保温效果。其八，可回收，重复性利用，对环境保护具

有一定的贡献，是一种环境友好型的新型建筑模板。

总结：随着性能研究的不断深入和加工技术的不断进步，木塑复合材料的强度、刚度、韧性和密度将进一步得到完善，综合性能更加优异，能够很好地满足

施工技术要求。以木塑复合材料替代原木作为原料，既减小了环境的污染，也提

高了木材的回收利用率，对于我国提倡的节约型社会具有重要的意义。

参考文献：

[1]黄丽.植物纤维/聚丙烯复合材料结构与性能的研究[D].北京：北京化工大学，2001.