木塑復(fù)合材料（wood-plastics composites,簡(jiǎn)稱(chēng)WPC）是用木纖維或植物纖維填充、增強(qiáng)的改性熱塑性材料，兼有木材和塑料的成本和性能的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)擠出或壓制成型為型材、板材或其他制品，替代木材和塑料。木纖維塑料配混料研究已有80多年歷史，但一直未能工業(yè)化，15年前左右，才很小量用于低值的吸聲制品。由于環(huán)境觀念的加強(qiáng)，美國(guó)建筑工業(yè)尋找象木一樣的替代材料（不腐蝕、不翹曲、維修方便，外觀與木材相似），而韓國(guó)和日本的紙、木材加工廠為尋找鋸木粉、廢木屑等的應(yīng)用，都推動(dòng)和加速了WPC的研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)。把木粉填充配混料加工成建筑和結(jié)構(gòu)用型材是目前擠出行業(yè)最活躍的部門(mén)之一，新應(yīng)用開(kāi)發(fā)也層出不窮，所以盡管已有幾十年的研究歷史，但由于WPC巨大的潛在應(yīng)用市場(chǎng)，使其象一種新產(chǎn)品受到人們普遍關(guān)注。不少?lài)?guó)家投入力量加快開(kāi)發(fā)和應(yīng)用步伐，尤其是型材的生產(chǎn)，被稱(chēng)為是一個(gè)“熱門(mén)”市場(chǎng)。

　　發(fā)展WPC是越來(lái)越被重視的環(huán)境觀念的結(jié)果,以往廢木屑、邊角料只能燃燒或作為固體垃圾處理，工業(yè)咨詢(xún)家認(rèn)為發(fā)展推動(dòng)力來(lái)自合理利用地球有限資源的要求，減少原始木材用量，保護(hù)森林，回收再利用舊木粉和塑料。木纖維和植物纖維來(lái)源豐富、價(jià)廉、質(zhì)輕，對(duì)設(shè)備磨損小，尺寸穩(wěn)定性良好，電絕緣性?xún)?yōu)，無(wú)毒，可反復(fù)加工，能生物降解。木纖維有廢木粉、刨花、鋸木，植物纖維為粉碎處理過(guò)的稻桿、花生殼、椰子殼、甘蔗、亞麻、澤麻、黃麻、大麻等。熱塑性塑料主要為PE、PP、PS等聚烯烴和PVC，包括新料、回收料和二者混合料。

　　中國(guó)是一個(gè)木材資源不豐富的國(guó)家，儲(chǔ)量小，產(chǎn)量滿(mǎn)足不了市場(chǎng)的需求。另外，自1998年2月開(kāi)始，美國(guó)、加拿大和歐盟國(guó)家相繼對(duì)我國(guó)出口貨物的木質(zhì)包裝材料實(shí)施新的檢疫標(biāo)準(zhǔn)，要求采取薰蒸或高溫消毒處理，否則將拒絕入境，促進(jìn)和推動(dòng)我國(guó)采用木塑型材做包裝用托盤(pán)為代表的制品發(fā)展。

　　性能

　　木纖維和植物纖維最初作為低成本、提高塑料剛性的改性填充材料，木塑塑料可充分利用資源，而且可回收利用，而材料能否回收利用已成為工業(yè)界選材的重要考慮因素，因而前景看好，主要特點(diǎn)可歸結(jié)如下：

　?、?耐用、壽命長(zhǎng)，有類(lèi)似木質(zhì)外觀，比塑料硬度高；

　　⑵ 具有優(yōu)良的物性，比木材尺寸穩(wěn)定性好，不會(huì)產(chǎn)生裂縫、翹曲、無(wú)木材節(jié)疤、斜紋，加入著色劑、覆膜或復(fù)合表層可制成色彩絢麗的各種制品；

　?、?具有熱塑性塑料的加工性，容易成型，用一般塑料加工設(shè)備或稍加改造后便可進(jìn)行成型加工，加工設(shè)備新投入資金少，便于推廣應(yīng)用；

　?、?有類(lèi)似木材的二次加工性，可切割、粘接，用釘子或螺栓連接固定，可涂漆，產(chǎn)品規(guī)格形狀可根據(jù)用戶(hù)要求調(diào)整，靈活性大；

　?、?不怕蟲(chóng)蛀、耐老化、耐腐蝕、吸水性小，不會(huì)吸濕變形；

　　⑹ 能重復(fù)使用和回收再利用，環(huán)境友好；

　　⑺ 維修費(fèi)用低。

　　缺點(diǎn)是韌性低于塑料母體樹(shù)脂，加工設(shè)備、下游裝置、模具均需作相應(yīng)調(diào)整和改造。

　　生產(chǎn)工藝

　　木塑復(fù)合材料最先使用的生產(chǎn)工藝是混煉，再熱壓(或發(fā)泡壓制)成平板或模壓成型材?，F(xiàn)在的生產(chǎn)工藝以擠出成型為主,并輔以注射成型。世界木塑制品生產(chǎn)和應(yīng)用的最大國(guó)家是美國(guó)，其最大制品是鋪板（decking），生產(chǎn)工藝為擠出成型，可以先配混成中間塑木粒料，然后再經(jīng)單螺桿擠出機(jī)加工成制品。然而可能的話(huà)，也可越過(guò)造粒階段，配混和擠出型材（板材）在一個(gè)設(shè)備或一組設(shè)備內(nèi)連續(xù)完成。

　　木塑材料（包括制品）的制備過(guò)程對(duì)WPC的性能影響很大，研究早就表明不合適的加工會(huì)引起不良的纖維分散和浸潤(rùn)，而過(guò)分的配混則會(huì)使纖維嚴(yán)重破損，都會(huì)導(dǎo)致降低WPC力學(xué)性能。另外，要防止過(guò)分剪切或高溫產(chǎn)生糊料、燒焦等問(wèn)題，一步法連續(xù)工藝若脫揮（主要脫水）不佳將影響工藝的連續(xù)性和使產(chǎn)品因有氣泡而性能大幅降低。目前主要的加工設(shè)備為雙螺桿擠出機(jī)，物料在加工中停留時(shí)間比較窄，使木塑材料的加工熱歷史盡可能相近。可分為同向平行雙螺桿擠出機(jī)和異向錐型雙螺桿擠出機(jī)。

　　同向平行雙螺桿擠出機(jī)

　　塑木材料加工業(yè)稱(chēng)同向平行雙螺桿擠出機(jī)為高速、高能耗“配混”型設(shè)備，一般為組合式螺桿，可調(diào)節(jié)螺桿長(zhǎng)徑比和構(gòu)型（捏合塊角度及其塊數(shù)、不同捏合塊組合方法），靈活設(shè)置脫氣口，可以直接加工木粉或植物纖維，完成木粉干燥后與熔融的樹(shù)脂混合再連續(xù)擠出，即木粉干燥和樹(shù)脂熔融分開(kāi)進(jìn)行，因此往往是由雙階擠出機(jī)組成。但一般要求廢木屑含水量為4%～7%，這種工藝要求有大量符合要求水含量的木粉，并在嚴(yán)格條件下運(yùn)輸和貯存，這種雙階擠出機(jī)稱(chēng)之為“木材用擠出機(jī)”。與此相類(lèi)似的方法還有用含水6%～8%木粉加入擠出機(jī)主料口，擠出機(jī)前段作為脫水、脫揮裝置，然后通過(guò)側(cè)加料器加入塑料樹(shù)脂、添加劑，因此擠出機(jī)相對(duì)長(zhǎng)，長(zhǎng)徑比（L/D）可達(dá)44～48，其中2/3用于除水和脫揮。

　　美國(guó)Strandex公司在塑木復(fù)合材料建筑和結(jié)構(gòu)加工設(shè)備方面居材料領(lǐng)先地位，已經(jīng)進(jìn)行了近10年的工作，已在美國(guó)、加拿大、日本發(fā)放了8個(gè)專(zhuān)利許可證，并看好在歐洲的應(yīng)用前景，已與18家以上未來(lái)歐洲用戶(hù)洽談技術(shù)轉(zhuǎn)讓許可事宜。意大利ICMA公司有其擠出三層板的專(zhuān)利技術(shù)，美國(guó)Davis-Standard、Krupp W&P等公司也生產(chǎn)塑木加工用同向雙螺桿擠出機(jī)。

　　異向錐型雙螺桿擠出機(jī)

　　與“配混”型設(shè)備比，異向錐型雙螺桿機(jī)被稱(chēng)之為低速、低能耗“型材”型設(shè)備，非組合式螺桿。與一般錐型雙螺桿機(jī)比，為適應(yīng)熱敏樹(shù)脂加工要求，有許多新的特點(diǎn)和要求，要求螺桿設(shè)計(jì)適應(yīng)的加工范圍寬，對(duì)木纖維切斷少，樹(shù)脂少時(shí)仍能均勻分散和物料完全熔融。由于木粉、植物纖維比重小、填充量大，加料區(qū)體積比常規(guī)型號(hào)的大和長(zhǎng)。若木粉、植物纖維加入量大，熔融樹(shù)脂剛性大，要求耐高背壓齒輪箱，螺桿推動(dòng)力強(qiáng)，采用壓縮和熔融快、計(jì)量段短的螺桿，確保木纖維停留時(shí)間短，防止其斷裂和劣化。

　　生產(chǎn)這種設(shè)備的主要為Cincinnatti Milacron 公司，包括在美國(guó)的Extrusion Tek Milacron公司，在德國(guó)的SMS公司Cincinnatti分公司。據(jù)稱(chēng)前者在WPC擠出機(jī)設(shè)計(jì)和工程化方面很有經(jīng)驗(yàn)，實(shí)際投放使用的設(shè)備已超過(guò)100臺(tái),擁有世界最大的機(jī)型,加工能力為770kg/h。德國(guó)Cincinatti擠出機(jī)公司已公開(kāi)展示其WPC用錐型雙螺桿擠出機(jī)“Titan”系列產(chǎn)品。

　　為獲得感覺(jué)極似真木的木塑復(fù)合材料，且可承受螺釘和釘子，采用發(fā)泡技術(shù)產(chǎn)生的內(nèi)壓可以提供比非發(fā)泡材料更佳的表面清晰度和更光滑的表面輪廓。微孔發(fā)泡擠出技術(shù)的應(yīng)用，大大節(jié)約了材料成木，且密度也降低了20%～35% ;其中可采用化學(xué)發(fā)泡和物理發(fā)泡，并以物理發(fā)泡為佳:即在機(jī)頭模具注入超臨界氣體(如CO2而實(shí)現(xiàn)發(fā)泡?，F(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn)發(fā)泡料與表面層復(fù)合料的共擠，使材料具有優(yōu)良的使用性能。另外，以聚苯乙烯/纖維為主材，由水作為發(fā)泡劑的木塑復(fù)合材料正在研究開(kāi)發(fā)中。微孔發(fā)泡克服了木塑復(fù)合材料延展性和沖擊強(qiáng)度不足之缺點(diǎn)，且成本降低。

　　近年來(lái)值得注意的動(dòng)向是，在木塑復(fù)合材料的成型工藝方面，注射成型得到了迅速發(fā)展。木塑復(fù)合材料將逐漸廣泛用于注射產(chǎn)品中。