木塑材料

2023年4月21日发(作者：室内甲醛治理与检测)

高分子成型加工原理

2011 ~ 2012 学年 秋季 学期

学 院： 材料科学与工程学院

专业班级： 高分子08-01班

姓 名： 王小萌 李春林 柴唤稳

高士鹏 于星池 徐政斌

日 期： 2011 年09月28日

成 绩：

评阅教师：

评阅日期：

木塑调查研究报告

摘要

木塑，即木塑复合材料，是国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合材料，是指利用聚乙烯、

聚丙烯和聚氯乙烯等代替通常的树脂胶黏剂，与超过35％-70％以上的木粉、稻壳、秸秆等

废植物纤维混合成的新的木质材料。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。

关键词：

木塑 现状 发展 工艺 用途

一．现状

木塑复合材料的产业化推广源于上世纪80年代的美国，最初是作为改性材

料应用的。随着技术水平的提高，后被作为一种新型材料。目前，各类木塑制品

在美国、加拿大、德国、英国、荷兰、日本和韩国等国家已得到较为广泛的应用，

形成了一定规模的产业和市场。但在木塑复合材料制备和使用中同样还存在不少

问题和有待改进的方面，国内外科研工作者对此也做了大量的工作，当前，主要

研究方面包括下面几个方面：

1. 界面改性

木质材料是由纤维素、半纤维素、木素以及抽提物等组成的天然高分子材料，

其组成中含有大量的羟基，具有很强的极性和亲水性，而热塑性塑料大部分都属

于非极性或弱极性的疏水性材料。因而两者的界面相容性比较差，导致复合材料

的力学性能大幅下降，因而有必要对各组分进行表面改性。主要改性方法有物理

方法和化学方法，其中物理方法包括：物理加工、静电表面刻蚀、溅射放电处理、

碱化处理等，化学改性包括：偶联剂处理、接枝共聚等。Nenkova等[1]在含有

10%马来酸酐的丙酮溶液中采用过氧化二苯甲酰(BPO)和过氧化二异丙苯(DCP)引

发马来酸酐对木纤维进行表面改性，木纤维和马来酸酐发生化学反应，增加了界

面黏合力，制得的PP基木塑复合材料的力学性能有了较大的提高。Selden等[2]

的研究表明：PP-g-MAH能把50%木纤维填充量的PP/木纤维复合材料的冲击性能

提高50%。

2. 加工工艺

在工业上，木塑复合材料的加工主要是螺杆挤出，由于木纤维的填充量较高，

导致复合材料的流动性较差，影响制品美观，对加工设备造成一定的磨损，而且

这也是制约木纤维含量的原因之一。因此，加工问题是木塑复合材料面临的一个

主要问题，是制约木塑复合材料大规模生产的重要因素。例如PE-g-MAH可以成

为复合材料良好的内润滑剂，在木纤维与聚合物之间起润滑作用。并且当加入硬

脂酸盐时，PE-g-MAH和硬脂酸盐有良好的协同润滑作用。

3. 加工设备研制

任何新型材料在产业化之前必须要有合适的加工设备，木塑复合材料也不例

外，由于其加工工艺的特殊性，为了更好地提高产品质量，目前已研制出了多种

专用设备。美国DavisStandard公司出产的Woodtruder牌双挤压系统，将木纤

维加工与塑料挤压融入一体，因此不再需要单独的木粉干燥机，节省了空间，降

低了火灾的危险，并且节省了能源和降低了加工成本。这种设备采用了L/D达

28的1台平行双螺杆挤出机和1台单螺杆侧喂PP的注射发泡成型制件，可代替

硬质板材用作料挤出机。据报道[4]，德国Kauss－Maffei公司出品的新一代木

粉／聚氯乙烯共混挤出机拥有较长的预热区段，最佳的螺杆组合设计，同时设有

双排气口，其L/D达36，其最大产量的挤出机型号为KMD90－36D挤出机，产量

可达420kg/h。

二.国内厂家

1. 安徽红树林新材料科技有限公司

安徽红树林新材料科技有限公司是一家集木塑材料和制品的研发、生产、销

售、设计及应用为一体的高科技民营企业。红树林木塑是一种以天然植物纤维和

塑料（主要是高密度聚乙烯）为主要原料，加入必要的化学助剂，在高温高压下

挤出成型的，集塑料和木材的优质特性为一身并且可循环利用的新型环保材料。

公司木塑产品已通过ISO9001及ISO14001国际质量体系认证，公司生产的木塑

新材料已经顺利通过了安徽省产品质量监督检验研究院和国家建筑材料检测中

心的检测。并顺利通过了SGS所做的测试和欧盟的CE安全认证。目前广泛应用

于：园林景观、室外地板、栅栏、护栏、凉亭、墙板、托盘、货架、工业包装系

列、建筑等领域。

2. 广州凯迪林木业有限公司

广州凯迪林木业有限公司是集研发、生产、销售生态木和售后服务为一体的

综合型企业。公司厂房座落于广州市制造业集中基地白云区均禾工业区,公司成

功引进了国内最先进的生态木原料工艺技术和生产线加工设备。公司以“凯林”

生态木品牌立足市场，在建筑、建材、装饰材料、家具等行业及其它工业产品领

域应用十分广泛。

3上海大佳景观休闲设备有限公司

上海大佳景观休闲设备有限公司为一家专业从事景观设备设计、开发、生产

销售为一体的景观园林设备公司。公司产品吸收国内外先进的设计理念，为适合

现代人追求回归自然舒适的生活方式而生产。公司产品选用的木材采用塑胶木、

塑木、进口硬木等材料制作；塑胶木是高分子结构，含紫外线安定剂，不断裂、

不生虫害、耐腐蚀、不易腿色。塑木是一种复合材料它是用木纤维和塑料经过高

分子改性，利用挤出设备加工制成的一种新型的环保复合材料，其主要成分是热

塑性树脂（PE、PP、PVC），木纤维、抗紫外线剂、色素及其他改良添加剂。其主

要成分木纤维和塑料的配比基本在1：1左右。公司产品服务范围；设计及制作

塑胶木户外家具（休闲座椅、垃圾桶、花箱容器、标示标牌等），户外木作工程

（护栏、凉亭、栅栏、廊架、步道、平台、景观小品等）。我公司产品外形设计

合理，美观大方，坚固耐用免维护，款式多样，并可依设计需求定制。我们的产

品为您的公园、广场、街道、风景区、学校、度假村、海滩、高尔夫球场、厂区、

别墅区、游乐场等环境空间提供最佳的选择。

三.用途

使用木粉或植物纤维超高份额填充热塑料或热塑性再生料，同时添加部分相

关增粘及相容改性剂，经挤出成型制成板材，型材，管材替代相应木制品。木塑

制品除具有木材加工的优点外，还具有强度高，防腐，防虫，防湿，使用寿命长，

可重复使用等优点。

木塑复合材料有以下主要用途：

家具 桌椅板凳，沙发，床柜，书架，衣服箱，茶几，屏风，盆

架，刀柄，盘，栅，报纸架等

建筑 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，地板等

工业 化工及公共场所的耐腐工棚，装饰板，地板，通道，台

架以及铸造模型，机器罩，水泵壳，电器用材等

车辆船舶 汽车等内装材，风扇罩，仪表架等部件，大车内装材，船舶内

装和隔热材等

包装运输 各种规格的工业用托盘及各种搬运周转箱，插车货板等

其他 农用大棚支架及用桶，钓鱼用舢板，水产箱，数学用品，枪托，

球拍，滑雪板，高尔夫球棒，舞台用品以及各种模型等

木塑技术可利用木材下脚料及木材加工中的锯末以及农业生产中的麦秆，稻

壳等，可节约木材，保护资源，也可大量回收利用废旧塑料，治理白色污染，保

护环境，节约能源。木塑技术现已发展为一种全新的材料----挤出成型代替材料，

为国家大量回收利用废旧材料开辟了新途径。资源的综合利用技术是21世纪各

个国家重点发展的技术之一，而木塑复合材料则是21世纪的新型环保材料，它

对环境污染的治理将起到非常积极的促进作用。

四.工艺

木塑复合材料最先使用的生产工艺是混炼，再热压(或发泡压制)成平板或模

压成型材。现在的生产工艺以挤出成型为主,并辅以注射成型。国内木塑复合材

料的主要成型方法有浸渍成型、平压成型、模压成型、挤出成型、热压成型、辐

射法成型、注射成型等。近年来，木塑复合材料的生产工艺基本采用两步法，即

先进行共混造粒，再进行成品挤出。因为用这种方法加工制品成本较高，自1999

年起，就开始研究该复合材料制品的一步法挤出成型技术，即直接用挤出机进行

该材料的混合与成型，因省掉造粒工序，从而降低了成本并提高了产品的市场竞

争力。挤出成型、热压成型、注射成型、模压成型是加工木塑复合材料的主要成

型方法。由于挤出成型加工周期短、效率高，因此挤出成型方法是一种较为常用

的工艺路线。

1. 注入单体聚合法

该方法的历史相对较早些。生产工艺是将化学单体注入木材，然后再用高能

辐射或加热催化等方法制成木塑复合材料。

2.非气流辅装成型

该工艺是将木纤维与塑料或树脂在常温下混合，木材纤维、束或其它纤维状

材料经混合后通过一个针刺工段，用薄型无纺布衬托而制成纤维相互缠绕的低密

度板坯，再根据最终产品的需求和要求，将一块或数块板坯热压成最终产品。

3.压制成型

这种方法采用类似于普通刨花板或干法MDF的生产工艺。

4.木塑复合材料平压法成型技术

工艺流程如下：

5.辐射法制备木塑复合材料

工艺流程如下：地下贮罐单体运送二段真空原木搬运货架贮存药剂贮存浸渍

槽装袋辐射制品贮存

辐射法制备木塑复合材料的工艺流程浸渍有机单体的木制品，经电离辐射处

理后，可制成木塑复合材料。辐射法制备木塑复合材料的生产技术可利用速生、

易得的木材如桦木、杨木等低档木材经过辐射塑化处理来代替昂贵的优质木材，

有助于解决优质木材缺乏的难题，应用前景广阔。

6.木塑复合材料挤出成型技术

挤出成型法是木塑复合材料加工中最重要的加工方法之一。这是一种低消耗，

高产出，适合各种异型材、板材的生产工艺。WPC的挤出工艺为：木材纤维/木

粉/刨花由特殊的喂料器在塑料熔融时连续喂料，木材纤维/木粉/刨花在双螺杆

挤出机的熔融段被充分混合。此时木材中的水分由真空泵带走。在混合充分后，

混合物在一定压力下从模口挤出，制成型材或板材。这种挤塑可以挤出性能均一

的材料。使用这种加工方式的木材需要干燥,以防止复合材料中出现气泡，同时

木材纤维/纤维状刨花的长径比要小，以免在加工时有大量的木材纤维/纤维状刨

花交缠成团，影响产品质量，也使设备易受损伤。在挤塑加工工艺中温度、转速

是主要的参数。挤出成型技术分为一步法和两步法。

7.木塑复合材料热压成型技术

该工艺可成型一定规格的不连续的塑木制品，加工工艺类似于密度板的成型

工艺。

热压成型工艺流程图：

木材纤维→施加偶联剂→回收的塑料→磨粉与分选→常温混合铺装→热压

冷却陈放→性能检测→预压试件加工

8.木塑复合材料模压制造技术

模压法因为具有可以将木纤维的添加量大大提高，木纤维可有较大的长径比，

且加工工艺简单，可利用现有国产普通人造板工艺技术及设备等优点，受到越来

越广泛的重视。以铺装后模压成型加工成的产品，一般来说形状较为简单，其中

以板材居多。由于木纤维与塑料不经处理直接按配比进行热压时，熔融塑料分子

很难浸润木纤维，因而制成的复合板材在物理力学性能指标上难以取得大的提高，

尤其是弯曲弹性模量。

模压成型工艺流程图：

热塑性聚合物混合→物料计量器→物料混合→干燥→粉碎→原料准备→脱模→

清理模压件→物料计量铺装→成品检验整修→加热→模压预压

五．国际发展

美国早在几十年前就开始了木塑复合挤出，但与塑料挤出和纯木加工相比较，

木塑复合挤出一直没有占大市场份额。大规模工业化木塑复合挤出始于80年代，

随着汽车内部装饰工业发展。从此以后，木塑复合挤出一直稳步发展。第一次国

际木塑复合材料会议于1991年在美国召开。才从1990至2000年，在此领域美

国市场增长率都保持在10％以上，尤其是在近5年增长特别快。

20世纪90年代以来，北美、欧洲的许多国家对木塑复合材料已进行了大量

的研究，同时它的生产和应用也得到了迅速的增加，北美和欧洲2002年消费的

木塑复合材料达到68万吨，并预计到2012年前将以14％和19％的速度增长，

远远高于同期塑料工业总体增长率。

世界木塑制品生产和应用的最大国家是美国，其最大制品是铺板，生产工艺

是挤出成型。北美是目前世界木塑复合材料市场最大的地区，PricipiaParlners

美国咨询公司的专项报告“2001年木塑复合材料用做建筑用铺板-充满活力的室

外建筑应用”中指出，2001年仅北美市场用量就达32万吨，预计2005年前需

求以两位数速率递增，2005年用量将比2001年翻番，其中（包括平台，路板，

站强台，垫板）用量就占总用量的60%以上。因其不开裂，翘曲，维修容易，外

观好，耐用。除铺板外，还有护墙板，天花板，装饰板，踏脚板，壁板，高速公

路噪音隔板，海边铺地板，建筑模板，防潮板，还可以坐装饰边框，栅栏和庭院

扶手，包装用垫板和组合托盘，家具包括室外露天桌椅，船舶坐舱隔板，办公室

隔板，储存箱，花箱，活动架，开发中的制品又披叠板，百叶窗等。木塑制品替

代PVC和其他塑料制品会象以前塑料替代木制品一样，增长相当快。北美是目前

世界上木塑复合材料市场最大的地区，其中美国在生产开发和应用上走在最前列，

其最大制品是铺板，生产工艺为挤出成型。在欧洲的门窗，地板，板条，家具生

产制造中，木塑复合材料的应用量一直在增长，至于在此领域复合材料的用量是

否能占主导地位，这个问题无需讨论。应讨论的问题是什么时候会占主导地位。

今天，欧洲木塑复合材料的发展和增长强劲，技术已发展到共挤阶段，而且发展

还在继续。在汽车工业用天然纤维填充塑料方面，欧洲在世界上是领先的，但在

木填充材料方面，德国落后于美国，日本，因此，在这个领域内有高速增长的发

展空间。

此外，日本EINEngineering公司的专利技术也十分引人注目，这就是抗菌

作用的木塑复合材料，此种材料可用于医院，诊所，候诊室，厕所，因为这些场

所有细菌传染的危险。日本由于地理原因和环保意识，木塑材料的应用比较普遍，

产品质量亦较优良。日本的木塑研究机构，经过十多年的努力开发出高品质的木

塑材料。其产品具有自然的木材色泽和质感，已在房屋建设和内装饰领域得到广

泛使用，是目前国际上品质最高的产品之一，代表了木塑材料替代天然木材的质

量水平和发展方向。

六.贵州木塑行业发展

我国是一个木材资源相对贫乏的国家。由于长期不合理的开发利用，可利用

的木材资源日趋减少，情况非常严峻。解决这一问题的出路一方面是提高木材的

利用率，另一方面就是积极探索新材料的开发利用，寻求木材的替代材料。

与此同时，随着石油化工、塑料工业的飞速发展，工业塑料垃圾、民用塑料

废弃物等不可降解的有机化合物已成为当今世界的一大公害。而在农业生产中，

农民每生产一斤粮食就有一斤纤维素类废料，如：稻草、稻糠、麦秸秆、玉米秆

等。大量的农业植物纤维废料被焚烧处理，不仅造成自然资源的严重浪费，而且

对环境造成了巨大的损害。

从1998年开始，国内一些企业开始进行塑木材料生产尝试。近几年来，在

国家循环经济政策的鼓励下，全国“塑木热”逐渐兴起。据不完全统计，截至

2005年底，全国直接或间接从事塑木研发、生产和配套的企事业单位已逾150

家，集中分布在珠三角和长三角地区，形成了一定产业规模。在这股塑木大潮中，

一家贵州民营企业异军突起，以其强大的产品开发能力与生产能力，一跃而成为

国内行业的领军企业。这便是总部设于贵州、工厂设在贵州长生林业集团。据了

解，贵州长生林业集团占地700余亩的厂房，主要生产“耐迪”塑料纤维合成型

材和合成屋顶板。公司引进了全套国际先进的自动化、高产能生产设备和工艺，

产品开发能力与生产能力在国内同行业中均处于领先水平。2006年6月，长生

林业集团新获得中国塑料加工工业协会（CPPIA）授予“中国塑协塑木生产示范

基地”的称号，同时获四川大学高分子科学与工程学院授予“高分子科研实践基

地”称号。由于长生林业公司在行业中的领先地位，2006年，中国塑料工业加

工协会筹备塑木制品专业委员会时，就将目光锁定在深圳。2006年12月5日，

中国塑协塑木制品专业委员会在贵州召开筹备大会，2007年3月24日，中国塑

协塑木制品专业委员会在贵州正式召开成立大会。社会效益显著市场前景广阔塑

木材料及制品在保护环境，节约资源方面的优势已取得社会共识，其在国内的市

场也将进入飞跃发展阶段。

过去几年，他们的产品90%以上都是远销国外市场，来自欧美、日本等发达

国家的订单每年成倍增长。在我国全面贯彻科学发展观、走可持续发展道路的今

天，这种可循环利用、对环境友好的绿色木材代用材料一定会在国内得到大力推

广。值得欣慰的是，从今年上半年开始，以长生林业公司为代表的国内塑木企业，

过去产品几乎全部外销的局面正在发生悄然改变，越来越多的国内用户，将目光

投向了这种新型代木材料。预计未来10年，国内市场上，在室外景观建筑等方

面，以塑木替代木材的使用量将超过50%，塑木行业的巨大潜力和发展空间已开

始显现。目前，他们正不断扩大生产规模，满足国内市场需要。

结语

随着人们对环境资源重视程度的提高，以废旧物资回收和资源综合利用为核

心的循环型经济发展模式已成为世界经济发展的趋势。大力开发资源循环利用技

术，将对国民经济发展和环境可持续发展产生深远影响。而利用废旧塑料和木制

纤维生产木塑复合材料制品正是适应这一要求的好项目。木塑复合材料是近年来

才出现的新型环保建材，在国外也是刚刚起步。木塑产品所用的原料可用废旧塑

料及废弃的木料、农林桔杆等植物纤维作基材，不含任何外加有害成分。而且可

回收再次利用，称得上真正意义上的环保、节能、资源再生利用的新颖产品。

参考文献

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[2]唐伟家,丁建生.塑木复合材料润滑剂和偶联剂技术进展.国外塑料, 2006,

24(11): 78～ 83

[3]许民,姜晓冰,王克奇.木塑复合材料的研究现状与应用前景. 林业科技,

2004,29(3):41～ 43

[4]薛平,王哲, 等.木塑复合材料加工工艺与设备的研究.人造板通

讯,2004(11):9～ 13