木塑復合材料（wood-plastics composites,簡稱WPC）是用木纖維或植物纖維填充、增強的改性熱塑性材料，兼有木材和塑料的成本和性能的優(yōu)點，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，美國建筑工業(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），而韓國和日本的紙、木材加工廠為尋找鋸木粉、廢木屑等的應用，都推動和加速了WPC的研究和應用開發(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)最活躍的部門之一，新應用開發(fā)也層出不窮，所以盡管已有幾十年的研究歷史，但由于WPC巨大的潛在應用市場，使其象一種新產(chǎn)品受到人們普遍關(guān)注。不少國家投入力量加快開發(fā)和應用步伐，尤其是型材的生產(chǎn)，被稱為是一個“熱門”市場。

　　發(fā)展WPC是越來越被重視的環(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)咨詢家認為發(fā)展推動力來自合理利用地球有限資源的要求，減少原始木材用量，保護森林，回收再利用舊木粉和塑料。木纖維和植物纖維來源豐富、價廉、質(zhì)輕，對設(shè)備磨損小，尺寸穩(wěn)定性良好，電絕緣性優(yōu)，無毒，可反復加工，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。

　　中國是一個木材資源不豐富的國家，儲量小，產(chǎn)量滿足不了市場的需求。另外，自1998年2月開始，美國、加拿大和歐盟國家相繼對我國出口貨物的木質(zhì)包裝材料實施新的檢疫標準，要求采取薰蒸或高溫消毒處理，否則將拒絕入境，促進和推動我國采用木塑型材做包裝用托盤為代表的制品發(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，主要特點可歸結(jié)如下：

　?、?耐用、壽命長，有類似木質(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，不會產(chǎn)生裂縫、翹曲、無木材節(jié)疤、斜紋，加入著色劑、覆膜或復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行成型加工，加工設(shè)備新投入資金少，便于推廣應用；

　?、?有類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)用戶要求調(diào)整，靈活性大；

　?、?不怕蟲蛀、耐老化、耐腐蝕、吸水性小，不會吸濕變形；

　?、?能重復使用和回收再利用，環(huán)境友好；

　　⑺ 維修費用低。

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

　　生產(chǎn)工藝

　　木塑復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)和應用的最大國家是美國，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)單螺桿擠出機加工成制品。然而可能的話，也可越過造粒階段，配混和擠出型材（板材）在一個設(shè)備或一組設(shè)備內(nèi)連續(xù)完成。

　　木塑材料（包括制品）的制備過程對WPC的性能影響很大，研究早就表明不合適的加工會引起不良的纖維分散和浸潤，而過分的配混則會使纖維嚴重破損，都會導致降低WPC力學性能。另外，要防止過分剪切或高溫產(chǎn)生糊料、燒焦等問題，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，物料在加工中停留時間比較窄，使木塑材料的加工熱歷史盡可能相近?？煞譃橥蚱叫须p螺桿擠出機和異向錐型雙螺桿擠出機。

　　同向平行雙螺桿擠出機

　　塑木材料加工業(yè)稱同向平行雙螺桿擠出機為高速、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脂混合再連續(xù)擠出，即木粉干燥和樹脂熔融分開進行，因此往往是由雙階擠出機組成。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，并在嚴格條件下運輸和貯存，這種雙階擠出機稱之為“木材用擠出機”。與此相類似的方法還有用含水6%～8%木粉加入擠出機主料口，擠出機前段作為脫水、脫揮裝置，然后通過側(cè)加料器加入塑料樹脂、添加劑，因此擠出機相對長，長徑比（L/D）可達44～48，其中2/3用于除水和脫揮。

　　美國Strandex公司在塑木復合材料建筑和結(jié)構(gòu)加工設(shè)備方面居材料領(lǐng)先地位，已經(jīng)進行了近10年的工作，已在美國、加拿大、日本發(fā)放了8個專利許可證，并看好在歐洲的應用前景，已與18家以上未來歐洲用戶洽談技術(shù)轉(zhuǎn)讓許可事宜。意大利ICMA公司有其擠出三層板的專利技術(shù)，美國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。

　　異向錐型雙螺桿擠出機

　　與“配混”型設(shè)備比，異向錐型雙螺桿機被稱之為低速、低能耗“型材”型設(shè)備，非組合式螺桿。與一般錐型雙螺桿機比，為適應熱敏樹脂加工要求，有許多新的特點和要求，要求螺桿設(shè)計適應的加工范圍寬，對木纖維切斷少，樹脂少時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)型號的大和長。若木粉、植物纖維加入量大，熔融樹脂剛性大，要求耐高背壓齒輪箱，螺桿推動力強，采用壓縮和熔融快、計量段短的螺桿，確保木纖維停留時間短，防止其斷裂和劣化。

　　生產(chǎn)這種設(shè)備的主要為Cincinnatti Milacron 公司，包括在美國的Extrusion Tek Milacron公司，在德國的SMS公司Cincinnatti分公司。據(jù)稱前者在WPC擠出機設(shè)計和工程化方面很有經(jīng)驗，實際投放使用的設(shè)備已超過100臺,擁有世界最大的機型,加工能力為770kg/h。德國Cincinatti擠出機公司已公開展示其WPC用錐型雙螺桿擠出機“Titan”系列產(chǎn)品。

　　為獲得感覺極似真木的木塑復合材料，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% ;其中可采用化學發(fā)泡和物理發(fā)泡，并以物理發(fā)泡為佳:即在機頭模具注入超臨界氣體(如CO2而實現(xiàn)發(fā)泡。現(xiàn)在可以實現(xiàn)發(fā)泡料與表面層復合料的共擠，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)泡劑的木塑復合材料正在研究開發(fā)中。微孔發(fā)泡克服了木塑復合材料延展性和沖擊強度不足之缺點，且成本降低。

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