木塑复合材料

木塑复合材料(WPC)是由木纤维/木粉和热塑性塑料如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)或聚乳酸(PLA)制成的复合材料。

除了木纤维和塑料外，木塑复合材料还可以包含其他木质纤维素和/或无机填充材料。木塑复合材料是一大类材料的一个子集，称为天然纤维塑料复合材料(NFPC)，它可能不含纤维素纤维填料，如纸浆纤维、花生壳、咖啡壳、竹、稻草、消化物等。

在复合结构中，化学添加剂似乎实际上是“隐形的”（除了矿物填料和颜料，如果添加的话）。它们提供聚合物和木粉（粉末）的整合，同时促进最佳加工条件。

有时也称为复合木材，相对于天然木材作为建筑材料的悠久历史而言，木塑复合材料仍然是新材料。在北美，WPC最广泛的用途是用于户外甲板地板，但它也用于栏杆、围栏、景观木材、覆层和壁板、公园长椅、造型和装饰、预制房屋，商品名为啄木鸟WPC。，[6]窗和门的框架，以及室内家具。WPC于1990年代初首次引入装饰市场。制造商声称与经防腐剂处理的实木或耐腐木种的实木替代品相比，木塑复合材料更环保且需要更少的维护。这些材料可以使用或不使用模拟木纹细节进行模制。

木塑复合材料是通过彻底混合磨碎的木材颗粒和加热的热塑性树脂生产的。最常见的生产方法是将材料挤压成所需的形状，但也使用注塑成型。WPC可由原始或回收的热塑性塑料制成，包括高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚苯乙烯(PS)、和聚乳酸（PLA）。迄今为止，基于PE的WPC是最常见的。着色剂等添加剂，偶联剂、紫外线稳定剂、发泡剂、发泡剂和润滑剂有助于根据目标应用领域定制最终产品。挤压成型的WPC可成型为实心型材和空心型材。还生产各种各样的注塑件，从汽车门板到手机外壳。

在一些制造设施中，成分在造粒挤出机中混合和加工，从而生产出新材料的颗粒。然后将粒料重新熔化并形成最终形状。其他制造商在混合和挤出的单个步骤中完成成品。

由于添加了有机材料，木塑复合材料在挤出和注塑成型过程中通常在比传统塑料低得多的温度下进行加工。例如，木塑复合材料的加工温度往往比相同的未填充材料低约28°C(50°F)。大多数将在204°C(400°F)左右的温度下开始燃烧。在过高的温度下加工WPC会增加剪切、或燃烧和变色的风险，因为在注塑过程中将太热的材料推过太小的浇口。复合材料中木材与塑料的比例将最终决定WPC的熔体流动指数(MFI)，大量的木材通常会导致较低的MFI。

木塑复合材料不会腐蚀，并且对腐烂、腐烂和海洋蛀虫的攻击具有很强的抵抗力，尽管它们确实会将水吸收到嵌入材料中的木纤维中。吸水性在具有亲水性基质（如PLA）的WFC中更为明显，并且还会导致机械刚度和强度降低。乙酰化处理可以提高潮湿环境中的机械性能。WPC具有良好的可加工性，可以使用传统的木工工具进行成型。WPC通常被认为是一种可持续材料，因为它们可以使用回收塑料和木材工业的废品制成.尽管这些材料延续了已用和废弃材料的使用寿命，但它们也有相当长的半衰期；添加的聚合物和粘合剂使WPC在使用后难以再次回收。然而，它们可以很容易地在新的WPC中回收，就像混凝土一样。与木材相比的一个优势是该材料能够被模制以满足几乎任何所需的形状。WPC构件可以弯曲和固定以形成强大的拱形曲线。这些材料的另一个主要卖点是它们不需要油漆。它们以多种颜色制造，但广泛提供灰色和大地色系。尽管纤维素含量高达70%（虽然50/50更为常见），但WPC的机械性能与纯聚合物最相似。纯聚合物在不添加溶剂的情况下聚合。这意味着WPC的强度和刚度低于木材，并且它们会经历时间和温度相关的行为。木材颗粒易受真菌侵袭，但不像实木那么容易，而且聚合物成分容易受到紫外线降解。强度和刚度可能会因冻融循环而降低，但该领域的测试仍在进行中。一些WPC配方对各种试剂的染色敏感。