木塑复合材料的性能特点及发展

1、木塑复合材料的性能特点及发展木塑复合材料的性能特点及发展北京化工大学北京化工大学 蔡建臣蔡建臣 博士博士目录介绍目录介绍1木塑复合材料的生产原理木塑复合材料的生产原理2木塑复合材料的性能特点木塑复合材料的性能特点3木塑复合材料的应用范围木塑复合材料的应用范围4木塑复合材料显著的低碳效益木塑复合材料显著的低碳效益5木塑新农村的展望木塑新农村的展望木塑产品生产原理介绍木塑产品生产原理介绍木塑产品的基本生产原理和流程木塑产品的基本生产原理和流程破碎破碎破碎破碎挤出挤出加工加工各种木塑产品各种木塑产品混合混合混合混合废塑料废塑料植物纤维植物纤维木塑产品生产原理介绍木塑产品生产原理介绍木塑产品的基本生产

2、原理和流程木塑产品的基本生产原理和流程生产过程无任何工业胶及有毒有害气体的排放，安全环保，低能耗，操作简单，生产过程无任何工业胶及有毒有害气体的排放，安全环保，低能耗，操作简单，同时木塑制品使用报废后可百分之百粉碎循环再利用同时木塑制品使用报废后可百分之百粉碎循环再利用木塑产品十大特点木塑产品十大特点-源于木而优于木源于木而优于木阻燃耐火阻燃耐火部分木塑产品可以达到B1级防火100%防水防水真正的永久性100%防水。表面颜色自然生成表面颜色自然生成无需再次刷漆，色泽多样防虫防蛀防腐防虫防蛀防腐 生产过程与成品均无毒无害生产过程与成品均无毒无害100% 零甲醛产品，真正绿色环保可以如木头一样可以

3、如木头一样进行随意加工切割进行随意加工切割 可以用钉子进行连接固定可以用钉子进行连接固定可以用木工工具进行可以用木工工具进行再加工制作其他形状再加工制作其他形状其表面可以用胶与其他材其表面可以用胶与其他材料进行粘合料进行粘合可以根据需要制作出任何可以根据需要制作出任何形状，配出任和颜色的产品形状，配出任和颜色的产品 木塑产品的六大特性木塑产品的六大特性l 实用性：可锯、可钉、可刨、可加工成任何几何形状，具备实木的 安装性能l 功能性：防虫蛀、耐碱、防腐、隔音、防潮耐水、有较好的尺寸稳定 性和耐侯性l 节约性：边角料及材料本身均可回收利用；安装简便，降低工程成本 l 环保性：替代木材、保护生态；

4、关注健康，建筑和装修中无污染。l 耐用性：抗老化、不变形、不收缩、不开裂、不褪色。l 装饰性：木质感强，可调配出各种木种的颜色，表面光洁。木塑复合材料的应用范围木塑复合材料的应用范围建筑工程类户外景观类室内装饰类门窗板材类特定产品与工业配套第一步第一步 木塑复合托盘在中国拉开帷幕木塑复合托盘在中国拉开帷幕 发展和销售木塑托盘l在1999年2月加拿大的Dura国际（FTI前身）出口中国运输木塑托盘。l从2000年开始，中国的木塑企业开始规模生产塑木托盘。成功: 制造出木塑产品，在中国市场上出售问题: 产品单一, 造价高,低附加值 , 性能低.第二阶段：第二阶段： PEPE木塑复合材料室外装饰木塑

5、复合材料室外装饰 PVCPVC微发泡木塑复合材料室内装饰微发泡木塑复合材料室内装饰 PE户外地板 园林景观 成功成功: 木塑复合材料的中国市场包木塑复合材料的中国市场包括一些较大的项目，例如括一些较大的项目，例如2008年的奥运会，世博会和年的奥运会，世博会和亚运会亚运会, 普通中国人都知道普通中国人都知道木塑木塑.户外景观类产品户外景观类产品防水、防潮、防老化、阻燃、防火、防虫机械性能高耐腐蚀能力强、抗酸碱无需维修与护养、便于清洁无污染、无公害 可循环再利用市场应用最为成熟的一类木塑产品市场认知度高，配套及相关产业多，我国多气候带分布的天气适宜此类产品的推广产品质量标准的制定与完善至关重要。

6、木塑户外产品的优点与特点室内装饰类产品室内装饰类产品防水，防火，零甲醛，无污染，装修后可马上入住，抗老化，抗酸碱，耐腐蚀，易清洗，不龟裂，不变形，不翘曲，不霉变，防虫蚁，机械性能高，可曲线造型，设计发挥空间大，柔韧度好，导热系数低，表面无需上漆，直接的天然木纹质感。 室内装饰产品的优点与特点室内装饰产品的优点与特点第三阶段第三阶段, , 结构型木塑复合材料结构型木塑复合材料l二亿五千万城市人口l年建筑面积16亿20亿平方米，超过所有发达国家年建成建筑面积的总和。l预计到2015年底，全国房屋建筑面积为519亿平方米，2020年底达到686亿平方米 l塑木在中国室内建材上的应用有着更大的市场和空

7、间l中国在室内塑木建材的大力发展领先世界其他地区l中国建筑节能市场潜力巨大l按照“十二五”规划，未来5年内，节能建筑总面积将超过21.6亿平方米，其中新建建筑16亿平方米(接近全球年建筑总量的一半)改造现有建筑5.6亿平方米(是美国节能改造面积的4.5倍).在2020年前，用于节能建筑项目的投资至少是1.5万亿l中国建筑保温市场潜力巨大增强结构型塑木材料基础研究增强结构型塑木材料基础研究 Fundamental research for structural WPC1 1、采用有机纤维与无机纤维增强、采用有机纤维与无机纤维增强 2 2、采用交联技术、采用交联技术3 3、与金属、玻璃纤维制品复合

8、（共挤出、嵌件、与金属、玻璃纤维制品复合（共挤出、嵌件）4 4、添加增强树脂（包括工程塑料）、添加增强树脂（包括工程塑料）5 5、纳米级填料增强、纳米级填料增强WPCWPC6 6、采用层压技术、采用层压技术7 7、采用自增强技术、采用自增强技术木塑复合材料强化建筑模板研究木塑复合材料强化建筑模板研究 R&D for WPC enhanced Building Templates 高强度：特别是韧性和弯曲弹性模量高强度：特别是韧性和弯曲弹性模量 ,4GPa,4GPa以上以上 现代建筑模板的要求及设计难点现代建筑模板的要求及设计难点低成本：价格低廉低成本：价格低廉 冻融性能：线膨胀系数低冻

9、融性能：线膨胀系数低，抗高低温抗高低温研究者通常采用传统的挤出成型方法制备模板产品，由于挤出法几乎无法解决产品研究者通常采用传统的挤出成型方法制备模板产品，由于挤出法几乎无法解决产品的韧性与刚性、性能与低成本的矛盾，导致市场上的挤出模板均难以满足实际工程的韧性与刚性、性能与低成本的矛盾，导致市场上的挤出模板均难以满足实际工程要求。因此，需要在产品设计与成型方法上创新。要求。因此，需要在产品设计与成型方法上创新。 产品进行层状结构设计，充分利用各层材料自身的特性，实现逐项补强。产品进行层状结构设计，充分利用各层材料自身的特性，实现逐项补强。 产品方案设计产品方案设计外层为增强塑料片，使模板既具有

10、韧性，还易于保证板面的平整、光滑、与混凝土不粘连。 次外层为具有较高的模量玻璃纤维网毡层，赋予该产品所要求的刚性。中间为混杂塑料和木质纤维废弃物构成的塑木复合材料层 设备设计：多层多工位专用模压设备的开发设备设计：多层多工位专用模压设备的开发 十层多工位专用模压设备十层多工位专用模压设备的开发的开发 产品层状结构的设计、混杂塑料原材料的特点以及模板大尺寸截面的要产品层状结构的设计、混杂塑料原材料的特点以及模板大尺寸截面的要求，决定了模板产品需要采用模压成型技术求，决定了模板产品需要采用模压成型技术。主要靠上下两个平板的加压加热实现热固性塑料的固化反应主要靠上下两个平板的加压加热实现热固性塑料的

11、固化反应传统的人造板模压机的缺点传统的人造板模压机的缺点无熔融塑化过程无熔融塑化过程一般无需成型模具，不涉及开模、一般无需成型模具，不涉及开模、 脱模问题脱模问题1-阴模;2-铺料机;3-传送带，4-模具，5-合模机构，6-送料机，7-热压机，8-冷压机，9-出料机，10-冷压后的模具，11-成型板材，12-脱模机构，13-阳模，14-控制系统图图 全自动流水线化生产工艺流程全自动流水线生产工艺的开发全自动流水线生产工艺的开发 研发的木塑强化模板与胶合板的性能对比研发的木塑强化模板与胶合板的性能对比项项 目目模压法建筑模板模压法建筑模板挤出法建筑模板挤出法建筑模板胶合板胶合板生产效率3 3倍于

12、挤出法倍于挤出法- -高高综合成本低低低低高高原料要求低低高高低低弯曲弹性模量4.2 GPa4.2 GPa2.5GPa2.5GPa4.0-5.5 GPa 4.0-5.5 GPa 静曲强度45.4 MPa45.4 MPa20MPa20MPa20MPa20MPa吸水厚度膨胀率0.4%0.4%1%1%10%10%周转次数10-2010-20 1010 5 5废品处理可回收可回收可回收可回收不可回收不可回收含水率1%1%2%2%6-14% 6-14% 木塑墙板配方体系的难点木塑墙板配方体系的难点木塑墙板研究难点：木塑墙板研究难点：原料多相、多组分、互不相容原料多相、多组分、互不相容 低成本与环保要求低

13、成本与环保要求防火抑烟功能要求防火抑烟功能要求木塑墙体及应用研究木塑墙体及应用研究R&D for WPC walls and applications制品截面宽而厚成型问题制品截面宽而厚成型问题发展木塑墙体是适应国家墙板材料革新和节能利废发展木塑墙体是适应国家墙板材料革新和节能利废推广政策的需要。推广政策的需要。 WPC墙板挤出设备的开发墙板挤出设备的开发 各种尺寸各种尺寸WPC墙板及组件墙板及组件 WPC墙板防火性能墙板防火性能 WPC墙体应用研究墙体应用研究 组装示意组装示意WPC墙体外墙与内墙装饰方案墙体外墙与内墙装饰方案 WPC墙体正在建造的房屋墙体正在建造的房屋 WPC墙体建

14、造的房屋墙体建造的房屋 绿色环保、节能、防火、抗震、高效绿色环保、节能、防火、抗震、高效 木塑窗户木塑窗户汽车内部零件汽车内部零件高铁系统高铁系统注塑零件注塑零件家具家具电子行业电子行业 音响板音响板, 手机壳等。手机壳等。下水管下水管木塑复合材料在中国新发展木塑复合材料在中国新发展低碳产业背景低碳产业背景 l 我国政府于我国政府于20092009年年1111月月2626日，正式对外宣布了控制温室气体排放的目日，正式对外宣布了控制温室气体排放的目标，决定到标，决定到20202020年单位年单位GDPGDP二氧化碳排放比二氧化碳排放比20052005年下降年下降40404545，这是一项非常艰巨

15、的任务。这是一项非常艰巨的任务。 不同于世界上大多数发达国家，中国虽不同于世界上大多数发达国家，中国虽然已经是发展中的工业大国，但同时还是一个农业大国。据统计，我然已经是发展中的工业大国，但同时还是一个农业大国。据统计，我国每年有国每年有7 7亿多吨的秸秆需要处理，而处理方式大都是焚烧；完全焚亿多吨的秸秆需要处理，而处理方式大都是焚烧；完全焚烧后会产生烧后会产生3.53.5亿多吨的亿多吨的CO2CO2排放量，对环境造成了严重的空气污染和排放量，对环境造成了严重的空气污染和温室气体效应。如何低成本，高效率，无污染，切合实际的处理好秸温室气体效应。如何低成本，高效率，无污染，切合实际的处理好秸秆，

16、变废为宝成为农村根本性节能减排的最严峻课题。同时也是中国秆，变废为宝成为农村根本性节能减排的最严峻课题。同时也是中国能否达到碳排目标的重要研究方向。能否达到碳排目标的重要研究方向。秸秆木塑产业的低碳效益明显秸秆木塑产业的低碳效益明显600KG 600KG 秸秆秸秆 400KG 400KG 废塑料废塑料 1 1 吨木吨木塑产品塑产品 2.52.5立立方木材方木材 1吨标准煤235kg标准煤 70kg标准煤木塑木塑/吨吨水泥水泥/吨吨钢铁钢铁/吨吨这些森林会吸收这些森林会吸收4.5吨吨CO2/年年燃烧会产生燃烧会产生0.3吨吨CO2其他方法处理会其他方法处理会产生产生1.5吨吨CO2可替代可替代木

17、塑低能耗加工成本木塑低能耗加工成本 (破碎需要消耗破碎需要消耗50kg标准煤标准煤/吨吨)相当于/吨木塑产品生产会释放0.32吨CO2综上所述：每吨木塑制品会减排综上所述：每吨木塑制品会减排CO2 6吨左右，而且木塑产品节省下的木材每年都会吨左右，而且木塑产品节省下的木材每年都会对减排对减排CO2做出巨大贡献，同时木塑替代钢材水泥也同样会因降低生产能耗达到节能做出巨大贡献，同时木塑替代钢材水泥也同样会因降低生产能耗达到节能减排的目的。倘若我国每年只将减排的目的。倘若我国每年只将15%的秸秆用于生产木塑的秸秆用于生产木塑1亿吨，那就会直接减排亿吨，那就会直接减排1.48亿吨，替代的森林可吸收亿吨，替代的森林可吸收4.5亿吨亿吨CO2，已经相当于已经相当于09年中国总碳排量的年中国总碳排量的10%。用木塑产品建设绿色新农村用木塑产品建