
木塑復(fù)合材料(wood - plastic composites,WPC)是一種以植物纖維填充熱塑性塑料,并通過(guò)擠出、層壓、模壓或者注塑等加工方式成型的復(fù)合材料。由于其特性和應(yīng)用場(chǎng)景的多樣性,目前國(guó)內(nèi)外對(duì)它的稱謂不盡相同,除木塑復(fù)合材料外,還被稱為塑木、環(huán)保木、科技木、再生木、聚合木等,這些不同稱謂從不同角度體現(xiàn)了其材質(zhì)構(gòu)成、環(huán)保屬性及應(yīng)用特點(diǎn)。
與傳統(tǒng)材料相比,木塑復(fù)合材料具有諸多不可替代的優(yōu)點(diǎn)。在與相應(yīng)塑料的對(duì)比中,它展現(xiàn)出更優(yōu)的拉伸強(qiáng)度、拉伸模量、硬度、彎曲性能和抗蠕變性能,同時(shí)還具備更自然的外觀,彌補(bǔ)了塑料外觀單一、質(zhì)感較差的不足。而相較于木材,木塑復(fù)合材料在尺寸穩(wěn)定性、耐水性、維護(hù)性和加工性能上更勝一籌,有效解決了木材易受潮變形、易腐蝕、維護(hù)成本高的問(wèn)題。
從環(huán)保和資源利用角度來(lái)看,木塑復(fù)合材料具有一定的生物降解性和可回收性,符合綠色環(huán)保理念。更為重要的是,它能夠大量利用廢舊塑料以及木粉、秸稈、稻糠等農(nóng)業(yè)和林業(yè)廢棄物作為生產(chǎn)原料,不僅降低了生產(chǎn)成本,還在減少白色污染、緩解資源短缺方面發(fā)揮了重要作用,實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)利用。
目前,已成功制備出 PE、PP、PVC、PS 和 PUR 基等多種類型的木塑發(fā)泡復(fù)合材料。其中,PVC 基木塑發(fā)泡復(fù)合材料憑借化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、強(qiáng)度高、耐酸堿腐蝕、耐水浸泡、阻燃及成本低等突出優(yōu)點(diǎn),在眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,成為木塑復(fù)合材料中的重要品類。
典型的木塑復(fù)合材料生產(chǎn)工藝流程清晰,首先利用熱攪拌技術(shù)將木質(zhì)纖維和熱塑性塑料充分混合,確保兩種主要原料均勻融合,為后續(xù)成型奠定良好基礎(chǔ);然后根據(jù)產(chǎn)品需求,采用擠出、層壓、模壓或者注塑等不同的成型方式,將混合后的原料加工成所需的木塑復(fù)合材料制品。這種成熟的生產(chǎn)工藝保證了產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率,推動(dòng)了木塑復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化發(fā)展。
木塑復(fù)合材料憑借兼具熱塑性塑料的易成型性和類似木材的二次加工性,如可切割、能粘接、可涂飾,且具有抗蟲蛀、耐老化、吸水性小、可重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn),在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,展現(xiàn)出強(qiáng)大的市場(chǎng)潛力。
在包裝行業(yè)中,木塑復(fù)合材料目前在國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的產(chǎn)品是托盤。近年來(lái),隨著我國(guó)物流行業(yè)的快速發(fā)展,中國(guó)托盤市場(chǎng)總體呈現(xiàn)向上發(fā)展的趨勢(shì)。木塑托盤憑借其良好的力學(xué)性能、耐水耐腐性和可回收性,逐漸替代傳統(tǒng)的木質(zhì)托盤和塑料托盤,有效解決了木質(zhì)托盤易損壞、塑料托盤污染環(huán)境等問(wèn)題,為包裝行業(yè)的綠色發(fā)展提供了有力支撐。
木塑復(fù)合材料在鐵路軌枕領(lǐng)域的應(yīng)用雖目前因成本偏高而用量不大,但具有廣闊的發(fā)展前景。鐵路軌枕對(duì)材料的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性要求極高,木塑復(fù)合材料能夠滿足這些要求,且具有環(huán)保、可回收等優(yōu)勢(shì)。如何進(jìn)一步降低木塑復(fù)合材料鐵路軌枕的生產(chǎn)成本,提高其性價(jià)比,已成為該材料在鐵路軌枕領(lǐng)域推廣應(yīng)用的關(guān)鍵所在。隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步和規(guī)模化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn),未來(lái)木塑鐵路軌枕有望在鐵路建設(shè)中發(fā)揮重要作用。

在建筑行業(yè),木塑復(fù)合材料的應(yīng)用十分廣泛,主要用作回廊板、窗戶和門板、混凝土水泥模板等,其中回廊板的發(fā)展最為迅速。雖然木塑回廊板比加壓處理的木材價(jià)格略高,但它具有不需要過(guò)多維護(hù)、不易開裂、環(huán)境親和性良好等優(yōu)點(diǎn),長(zhǎng)期使用成本更低,逐漸受到建筑行業(yè)的青睞。

建筑門窗是木塑復(fù)合材料的另一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域。木塑異型材在隔熱保溫、防腐、裝飾等方面都優(yōu)于傳統(tǒng)建材,能夠提高建筑的節(jié)能效果和使用壽命,同時(shí)還能為建筑外觀增添獨(dú)特的風(fēng)格,符合現(xiàn)代建筑對(duì)綠色、環(huán)保、美觀的要求。
在園林庭院建設(shè)中,木塑復(fù)合材料主要用于制造室外桌椅、庭院扶手及裝飾板、露天地板、廢物箱等產(chǎn)品。由于園林庭院產(chǎn)品長(zhǎng)期暴露在戶外環(huán)境中,面臨風(fēng)吹、日曬、雨淋等自然因素的影響,對(duì)材料的耐老化、耐水耐腐性要求較高。木塑復(fù)合材料恰好具備這些特性,能夠在戶外環(huán)境中長(zhǎng)期保持良好的性能和外觀,且無(wú)需頻繁維護(hù),為園林庭院的建設(shè)提供了優(yōu)質(zhì)的材料選擇,推動(dòng)了園林景觀行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
在汽車內(nèi)裝飾方面,木塑復(fù)合材料也展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景。目前,福特、奔馳、奧迪、寶馬、豐田、雪鐵龍、沃爾沃等知名品牌轎車的裝飾件基材,均采用了木塑復(fù)合材料。從近幾屆國(guó)際汽車博覽會(huì)推出的轎車及零部件產(chǎn)品來(lái)看,采用木塑復(fù)合材料制造轎車內(nèi)裝飾基材,已經(jīng)成為此類產(chǎn)品發(fā)展的趨勢(shì)。木塑復(fù)合材料用于汽車內(nèi)裝飾件,不僅能夠滿足汽車內(nèi)飾對(duì)外觀、質(zhì)感和環(huán)保的要求,還能減輕汽車重量,提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性,符合汽車產(chǎn)業(yè)輕量化、綠色化的發(fā)展方向。
木塑復(fù)合材料作為一種理想的環(huán)保型代木新材料,順應(yīng)了全球提倡綠色環(huán)保、低碳節(jié)能的發(fā)展趨勢(shì)。它能夠高效循環(huán)利用廢棄塑料及廢棄生物質(zhì)資源,有效解決白色污染問(wèn)題,減少森林砍伐,為國(guó)家“雙碳” 目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了有力助力。近年來(lái),我國(guó)高度重視環(huán)保和資源循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,木塑復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)得到了國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的大力支持,為產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的政策環(huán)境。
從細(xì)分市場(chǎng)來(lái)看,我國(guó)塑木復(fù)合材料在建材行業(yè)中的應(yīng)用情況良好,市場(chǎng)需求穩(wěn)步增長(zhǎng)。隨著木塑材料生產(chǎn)中新技術(shù)的不斷應(yīng)用,其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑦M(jìn)一步拓展。按照目前已有的木塑工藝水平,木塑材料可從建筑領(lǐng)域逐步擴(kuò)充到交通、鐵路、航運(yùn)、汽車、電器、包裝等更廣泛的層面,成為木材、金屬、塑料、陶瓷、水泥、玻璃等傳統(tǒng)材料的有力競(jìng)爭(zhēng)者,在資源利用過(guò)程中,最大限度地實(shí)現(xiàn)低值化材料向高值化應(yīng)用領(lǐng)域的轉(zhuǎn)移和推進(jìn),推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)。
我國(guó)是世界上木材資源相對(duì)短缺的國(guó)家之一,木材供需結(jié)構(gòu)性矛盾突出,森林擁有量、木材消耗量與經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展之間的沖突不可避免。在這樣的背景下,木塑復(fù)合材料作為一種優(yōu)質(zhì)的代木材料,其發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。據(jù)統(tǒng)計(jì),每生產(chǎn) 1 噸木塑復(fù)合材料,用于替代天然木材可以實(shí)現(xiàn)減排二氧化碳 7.5 噸,間接增加森林碳匯,木塑產(chǎn)業(yè)能夠帶來(lái)顯著的生態(tài)環(huán)境效益,是一個(gè)典型的低碳產(chǎn)業(yè),符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。
在國(guó)家循環(huán)經(jīng)濟(jì)政策的鼓勵(lì)和企業(yè)潛在效益需求的雙重推動(dòng)下,全國(guó)性的“木塑熱” 逐漸興起。目前,我國(guó)木塑企業(yè)主要集中分布在珠三角和長(zhǎng)三角地區(qū),東部地區(qū)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)中、西部地區(qū)。東部個(gè)別企業(yè)的工藝水平較為領(lǐng)先,在生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量和研發(fā)能力方面具備較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力;南方企業(yè)則憑借地理位置、資源供應(yīng)和市場(chǎng)需求等優(yōu)勢(shì),占有產(chǎn)品數(shù)量和市場(chǎng)的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。行業(yè)內(nèi)主要技術(shù)代表企業(yè)的試驗(yàn)樣品已達(dá)到或超過(guò)國(guó)際先進(jìn)水平,展現(xiàn)出我國(guó)木塑產(chǎn)業(yè)較強(qiáng)的技術(shù)實(shí)力和發(fā)展?jié)摿Α?/p>
在全球“綠色環(huán)保、低碳節(jié)能” 的發(fā)展趨勢(shì)下,全球木塑復(fù)合材料市場(chǎng)需求呈現(xiàn)穩(wěn)定增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)對(duì)木塑復(fù)合材料的應(yīng)用較為廣泛,市場(chǎng)成熟度較高。相比之下,我國(guó)木塑復(fù)合材料應(yīng)用尚未廣泛普及,市場(chǎng)仍存在較大的發(fā)展空間。
在我國(guó)“雙碳” 目標(biāo)及國(guó)內(nèi)木材自給率偏低的背景下,木塑復(fù)合材料作為一種環(huán)保、高效的代木代塑新材料,其市場(chǎng)需求將不斷增加。隨著生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)一步成熟、生產(chǎn)成本的降低以及應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展,國(guó)內(nèi)木塑行業(yè)未來(lái)市場(chǎng)前景廣闊。預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年,我國(guó)木塑復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)將保持較快的發(fā)展速度,成為推動(dòng)我國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要力量。
木塑再生復(fù)合材料作為木塑復(fù)合材料的重要分支,受到國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行規(guī)范,其中 ISO 20819 - 1:2020《木塑再生復(fù)合材料》對(duì)木塑再生復(fù)合材料的測(cè)試項(xiàng)目和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)做出了明確規(guī)定。

此外,ISO 20819 - 2:2023《塑料。木塑再生復(fù)合材料(WPRC). 第 2 部分:試驗(yàn)方法》對(duì)木塑再生復(fù)合材料的試驗(yàn)方法進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)范,涵蓋了物理性能、耐老化性能等多個(gè)方面的測(cè)試方法,為準(zhǔn)確評(píng)價(jià)木塑再生復(fù)合材料的性能提供了技術(shù)支持。
歐洲也制定了一系列關(guān)于木塑復(fù)合材料的標(biāo)準(zhǔn),即 EN 15534 系列標(biāo)準(zhǔn)。該系列標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)纖維基和熱塑性塑料合成復(fù)合材料(通常稱為木塑復(fù)合材料或天然纖維復(fù)合材料)制定了全面的規(guī)范,包括 EN 15534 - 1《纖維基和熱塑性塑料合成復(fù)合材料 第 1 部分:混合物及產(chǎn)品性能測(cè)試方法》、EN 15534 - 2《纖維基和熱塑性塑料合成復(fù)合材料 第 2 部分:混合物特征》、EN 15534 - 4《纖維基和熱塑性塑料合成復(fù)合材料 第 4 部分:地板型材及塊材規(guī)范》、EN 15534 - 5《纖維基和熱塑性塑料合成復(fù)合材料 第 5 部分:包覆型材及塊材規(guī)范》、EN 15534 - 6《纖維基和熱塑性塑料合成復(fù)合材料 第 6 部分:圍欄及系統(tǒng)規(guī)范》、EN 15534 - 7《纖維基和熱塑性塑料合成復(fù)合材料 第 7 部分:戶外通用型材規(guī)范》等。這些標(biāo)準(zhǔn)從混合物特性、產(chǎn)品性能測(cè)試方法到具體產(chǎn)品規(guī)范,形成了完整的標(biāo)準(zhǔn)體系,為歐洲地區(qū)木塑復(fù)合材料的生產(chǎn)、應(yīng)用和質(zhì)量監(jiān)管提供了有力保障,同時(shí)也對(duì)全球木塑復(fù)合材料標(biāo)準(zhǔn)的制定產(chǎn)生了重要影響。
我國(guó)擬立項(xiàng)的木塑再生復(fù)合材料相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),修改采用 ISO 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ISO 20819 - 2:2023《塑料。木塑再生復(fù)合材料(WPRC). 第 2 部分:試驗(yàn)方法》,采標(biāo)中文名稱為《塑料。木塑再生復(fù)合材料(WPRC). 第 2 部分:試驗(yàn)方法》。通過(guò)采用國(guó)際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn),能夠使我國(guó)木塑再生復(fù)合材料標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際接軌,提高我國(guó)木塑再生復(fù)合材料產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力,促進(jìn)國(guó)際貿(mào)易的順利開展。
木塑再生復(fù)合材料是利用木材纖維和塑料制品(包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯及廢舊熱塑性塑料等)為主要原料,與助劑一起熔融、混煉制成顆粒,再加工成型的一種綠色環(huán)保、環(huán)境友好新型材料。該產(chǎn)品憑借耐腐蝕、耐酸堿、力學(xué)性能優(yōu)異、熱學(xué)性能相對(duì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),迅速在建筑用材、室內(nèi)裝飾等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
木塑再生復(fù)合材料具有非常優(yōu)良的產(chǎn)品性能:
1.良好的加工性能:內(nèi)含塑料和纖維,具有同木材相類似的加工性能,可鋸、可釘、可刨,使用木工器具即可完成,且握釘力明顯優(yōu)于其他合成材料,機(jī)械性能優(yōu)于木質(zhì)材料,握釘力一般是木材的 3 倍,是刨花板的 5 倍。
2.良好的強(qiáng)度性能:天然纖維與塑料成分的協(xié)同作用,使其具有與硬木相當(dāng)?shù)目箟?、抗彎曲?qiáng)度、彈性模量等物理機(jī)械性能,耐用性明顯優(yōu)于普通木質(zhì)材料,表面硬度是普通木材的 2 - 5 倍。
3.耐水、耐腐性能好,使用壽命長(zhǎng):與木材相比,可抗強(qiáng)酸堿、耐水、耐腐蝕,并且不繁殖細(xì)菌,不易被蟲蛀、不長(zhǎng)真菌,使用壽命可達(dá) 50 年以上。
4.優(yōu)良的可調(diào)整性能:通過(guò)助劑可以發(fā)生聚合、發(fā)泡、固化、改性等改變,從而改變塑木制品的密度、強(qiáng)度等特性,還可以達(dá)到抗老化、防靜電、阻燃等特殊要求。
5.紫外線光穩(wěn)定性強(qiáng)、著色性良好:能夠在戶外環(huán)境中長(zhǎng)期保持穩(wěn)定的性能和外觀,且易于著色,可滿足不同的裝飾需求。
6.變廢為寶,可回收再生產(chǎn):有效降低“白色污染”,屬于綠色環(huán)保產(chǎn)品,符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展理念。
7.原料來(lái)源廣泛,易于加工:生產(chǎn)主要原料為高密度聚乙烯或聚丙烯,木材纖維可以是木粉或木纖維,還需要少量添加劑和其他加工助劑,原材料獲取方便,加工工藝相對(duì)簡(jiǎn)單。
然而,目前木塑再生復(fù)合材料在生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作方面存在諸多問(wèn)題,嚴(yán)重制約了產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。具體表現(xiàn)在:
1.生產(chǎn)技術(shù)及產(chǎn)品品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)體系不全,無(wú)法為品質(zhì)持續(xù)提升提供有效服務(wù)。我國(guó)木塑再生復(fù)合材料生產(chǎn)技術(shù)水平參差不齊,部分企業(yè)仍采用小作坊生產(chǎn)方式,生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)陋,生產(chǎn)技術(shù)落后,難以保證產(chǎn)品品質(zhì)及其均一性;部分生產(chǎn)設(shè)備廠家實(shí)際經(jīng)驗(yàn)不足,導(dǎo)致生產(chǎn)工藝達(dá)不到預(yù)期效果,成品故障率較高。
2.應(yīng)用技術(shù)參差不齊,缺少技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作為指導(dǎo)。行業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)缺失,監(jiān)管及技術(shù)指導(dǎo)文件較少,高??蒲姓n題研究投入不足,無(wú)法有力推動(dòng)技術(shù)革新,未能有效激發(fā)整個(gè)行業(yè)對(duì)于生產(chǎn)技術(shù)的探索與革新熱情。
3.產(chǎn)品出口較多,但缺乏與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌的國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)體系。在進(jìn)出口貿(mào)易以及國(guó)內(nèi)生產(chǎn)質(zhì)控與監(jiān)督抽檢領(lǐng)域,都缺乏先進(jìn)與系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)體系作為主要參考及指導(dǎo),導(dǎo)致產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力受到影響,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)質(zhì)量監(jiān)管也缺乏有力依據(jù)。
4.產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系建立不完善,基礎(chǔ)理論研究相對(duì)薄弱。目前木塑再生復(fù)合材料標(biāo)準(zhǔn)大多參考塑料制品或者木材制品標(biāo)準(zhǔn),未能充分考慮木塑再生復(fù)合材料的獨(dú)特特性,使得產(chǎn)品性能不能適應(yīng)實(shí)際使用與驗(yàn)收規(guī)范的要求;部分標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)項(xiàng)目涉及技術(shù)指標(biāo)不一致,導(dǎo)致生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域無(wú)法統(tǒng)一執(zhí)行,應(yīng)用技術(shù)規(guī)程在時(shí)間上落后于產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用,檢測(cè)技術(shù)也不能全面適應(yīng)實(shí)際使用場(chǎng)景條件。
5.部分產(chǎn)品出口國(guó)外區(qū)域的地區(qū)及企業(yè),需要執(zhí)行國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)予以檢測(cè),但由于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)修制定工作欠缺,導(dǎo)致產(chǎn)品在國(guó)際對(duì)外貿(mào)易領(lǐng)域面臨諸多障礙,影響了產(chǎn)品的出口貿(mào)易。
因此,制定木塑再生復(fù)合材料相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),完善標(biāo)準(zhǔn)體系,對(duì)于規(guī)范行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)行為,提高產(chǎn)品質(zhì)量,增強(qiáng)產(chǎn)品國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
該擬立項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了木塑再生復(fù)合材料的物理性能和耐老化性能試驗(yàn)方法,適用于用于建筑材料的木塑再生復(fù)合材料。其主要技術(shù)內(nèi)容包括范圍、規(guī)范性引用文件、術(shù)語(yǔ)和定義、技術(shù)要求、
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