【正文】 表明，在城市垃圾中，塑料廢棄物已占到垃 圾總量的 25％～ 35％。如果能將廢舊塑 料制品有效利用起來，將對環(huán)保和經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動作用。 (1)木塑復(fù)合材料的定義 木 塑復(fù)合材料（ WPC）是以木材為主要原料（形式有鋸末、木 屑、竹屑、稻殼、麥秸、大豆皮、花生殼、甘蔗渣、棉秸稈等）， 經(jīng)過適當?shù)奶幚硎蛊渑c各種塑料（用于木塑復(fù)合材料的熱塑性塑料 主要有聚氯乙烯 (PVC}，聚乙烯 PEA ，聚丙烯 (PPS) ，聚苯乙烯 (PST) ，聚甲基丙烯酸甲酷（ CPMM），以及聚乙烯（ PE），聚丙烯（ PP）、 聚苯乙烯（ PS）等 )按一定比例混合并添加特制的助劑，如偶聯(lián)劑、 分散劑、增塑劑、潤滑劑、熱穩(wěn)定劑、著色劑、阻燃劑、防霉劑等 加工助劑，經(jīng)高溫、擠壓、成型等工藝制成的一種新型復(fù)合材料 ， 是一種高性能、高附加值的綠色環(huán)保復(fù)合材料，其性能優(yōu)良、用途 廣泛、利于環(huán)保，有廣闊的發(fā)展前景，值得大力研發(fā)推廣。這種復(fù)合方式可以提高木材的尺寸穩(wěn)定性、耐腐性、防蛀性 , 以及木材的物理、力學性能。 另一種是將木材以刨花、纖維和木粉的形態(tài)作為增強材料或填 料添加到熱塑性塑料中，并通過加熱使木材與熔融狀態(tài)的熱塑性塑 料進行復(fù)合而得到的復(fù)合材料，稱為木塑料復(fù)合材料（簡稱 WPC）。 2) 木纖維 (木粉 )一塑料復(fù)合材料；此類材料以木質(zhì)纖維材料 為基體與高分子量塑料直接復(fù)合，其結(jié)合方式以兩種材料表面 (或 界面 )物理結(jié) 合為主。當木材組分低于 50％時，稱為木質(zhì) 填料塑料；而木材組分高于 60％時，則稱為熱塑性樹脂增強型復(fù) 合材料。 3) 木材一塑料合金復(fù)合材料。一般來說，這種聚合物不能進入木材的細胞壁， 而是存在于細胞腔內(nèi)?？芍瞥傻匕濉菲?、運 14 . .. 木塑復(fù)合材料及木塑制品生產(chǎn)線項目可行性研究報告 動設(shè)備及裝飾材料等。該種 復(fù)合材料首先要對木材的化學組分進行改性，使其能溶于某些溶劑 之中或與高分子塑料之間相互均勻分散。加工設(shè)備新投入資金少，便于推 廣應(yīng)用； ⑤ 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； ⑥ 利于裝潢、裝飾，可涂漆美化，產(chǎn)品規(guī)格形狀可根據(jù)用戶要 求調(diào)整，靈活性大； ⑦ 不怕蟲蛀、耐老化、耐腐蝕、吸水性小、不會吸濕 變形； ⑧ 能重復(fù)使用和回收再利用，可以生物降解，保護環(huán)境； 15 . .. 木塑復(fù)合材料及木塑制品生產(chǎn)線項目可行性研究報告 ⑨ 利于環(huán)境保護，可用廢棄木材、農(nóng)作物纖維和廢棄塑料作材 料； ⑩ 資源豐富，費用低廉，成本低。 3） 國產(chǎn)塑木復(fù)合材料質(zhì)量上存在的主要問題 a、制品抗沖擊性能差，脆性大，易損壞斷裂。 b、制品結(jié)構(gòu)不密實，有氣孔，蜂窩，剝離或分層。 c、制品表面不平整，有斑孔，翹曲， 變形。 由于木塑復(fù)合材料具有比單純的木材和塑料無法比擬的諸多 優(yōu)點，已受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。木塑復(fù)合材料生產(chǎn)技術(shù)既符合國家經(jīng)濟 形勢發(fā)展的需 要，也襯合國家的產(chǎn)業(yè)政策，而且產(chǎn)品使用范圍廣。 （ 5）木塑復(fù)合材料加工工藝 木塑復(fù)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。國內(nèi)木塑復(fù)合材料的主要成型方法有浸漬成型、平壓成 型、模壓成型、擠出成型、熱壓成型、輻射法成型、注射成型等。因為用這種方法加 工制品成本較高，自 1999 年起，就開始研究該復(fù)合材料制品的一 步法擠出成型技術(shù)，即直接用擠出機進行該材料的混合與成型，因 省掉造粒工序，從而降低了成本并提高了產(chǎn)品的市場競爭力。由于擠出成型加工周期短、效率高，因此擠出 成型方法是一種較為常用的工藝路線?，F(xiàn)在的生產(chǎn)工藝以擠出成型為主 ,并輔以 注射成型。 最早使用的為浸漬法，近年來，木塑復(fù)合材料的生產(chǎn)工藝基本采用 兩步法，即先進行共混造粒，再進行成品擠出。 木塑復(fù)合材料制造的關(guān)鍵技術(shù) 近幾年來國內(nèi)有關(guān)科技及工程技術(shù)人員經(jīng)過多年努力在木塑 復(fù)合材料制造關(guān)鍵技術(shù)上有了重大突破，使得木塑復(fù)合材料制造技 術(shù)和產(chǎn)品有性能上都已達到國際先進水平，并迅速走向市場化。首先必須對木粉充分干燥。如簡單的將二者直 接共混，制品變脆、力學性能很差，不能實用。研究結(jié)果表明，不同的 高聚物種類，所適用的表面處理劑也是完全不同的。而使用乙烯一丙烯酸共聚物 (EAA)就好得 多，即使木粉含量達 6O ，復(fù)合材料的拉伸強度也接近純樹脂的數(shù) 值。 (3）加入高效流變潤滑劑可提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率 研究結(jié)果表明，加入流變潤滑劑可使木塑復(fù)合材料制品表面光 滑，外觀好，同時也可提高擠出速度，提高生產(chǎn)效率。如木粉／ PE 復(fù)合材料的密度是 木材的一倍，比純聚乙烯塑料也要高 1／ 3 左右。 一般樹脂成本要占材料成本的 8O ～ 9O ，采用發(fā)泡技術(shù)可節(jié)省近 2 19 . .. 木塑復(fù)合材料及木塑制品生產(chǎn)線項目可行性研究報告 倍的成本。為了增加剛性就要增加型材截面 積或改變型材截面形狀來解決。三是生產(chǎn)效率低，一般單機產(chǎn)量低于 lOOkg／ h，形成一定規(guī)模就要增加擠出生產(chǎn)線，需增大固定資產(chǎn)。 微發(fā)泡擠出成型需經(jīng)歷三個階段，即氣泡核生產(chǎn)階段、氣泡成 長階段和泡體固定成型階段。對于木粉／ PVC 微發(fā)泡復(fù)合材 料，加工過程中因聚氯乙烯屬于熱敏性聚合物，要求加工溫度范圍 很窄，溫度過高會造成聚合物熱分解，在發(fā)泡過程中要嚴格控制發(fā) 泡劑的分解溫度和分解時間。通常微發(fā)泡塑料使用的 AC 發(fā)泡劑也不適于木粉／ PVC 復(fù)合體 系。 研發(fā)基礎(chǔ)及科研團隊情況 項目負責人楊大可， 1966 年 12 月出生，福建省武夷山市人， 西安交通大學畢業(yè)，本科學歷。現(xiàn)為武夷山市美華實業(yè)有限公司總經(jīng) 20 . .. 木塑復(fù)合材料及木塑制品生產(chǎn)線項目可行性研究報告 理，公司主要技術(shù)管理人員。 . .. 21 . .. 木塑復(fù)合材料及木塑制品生產(chǎn)線項目可行性研究報告 第五章 市場分析 產(chǎn)品需求分析 木塑材料兼具塑料和木材的性能，具 有優(yōu)良的防潮性能、鉆孔 性能和鉚釘性能，更好的結(jié)構(gòu)剛性、更好的外觀和觸感，改善了抗 破碎性能，其質(zhì)量、均一性以及環(huán)境友好性均得以顯著改善，綜合 物理機械性能和制品的外觀優(yōu)良，可替代木材和化工塑料用于注塑 生產(chǎn)，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)量高；從技術(shù)層面說，正是自身具備了諸如 塑料、木料、金屬等材料的諸多優(yōu)點，可以代木；可以代塑，可以 代鋁，應(yīng)用面廣，從市場應(yīng)用的需求分析，可以在以下領(lǐng)域規(guī)?；? 應(yīng)用： 1．建筑材料：包括基材、墻材、模板、地板和裝飾材系列； 2．戶外設(shè)施：包括柵欄、鋪板、立柱、扶手等幾大類產(chǎn)品； 3．物流運輸：主要有包裝箱、集裝箱板、各類托盤等等； 4．交通設(shè)施：譬如隔欄、隔板、護墻、標牌、墊木等等； 5．家居用品：譬如衣柜、櫥柜、桌椅、茶幾、花架等等。 該項目生產(chǎn)的木塑材料及其制品具備性能和成本的雙重優(yōu)勢， 具有明顯的競爭力，產(chǎn)品應(yīng)用面廣，國際市場非常歡迎，市場前景 極為廣闊。 本項目產(chǎn)品市場預(yù)測 木塑是一個非常年輕的產(chǎn)業(yè)，成長的歷史不過 10年，是一個新 興產(chǎn)業(yè)，作為一個人均可利用資源并不富饒的國家，我們十分需要 這樣一類能夠充分體現(xiàn)科技轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的創(chuàng)新產(chǎn) 品，因為它能夠 較好地詮釋資源開發(fā)、循環(huán)使用、健康環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展等綠色經(jīng) 濟理念。 國外木塑產(chǎn)業(yè)概況：北美是目前世界上木塑復(fù)合材料發(fā)展最快 和用量最大的地區(qū)，近 10多年來，美國木塑市場的增長率都保持在 10％以上。 木塑產(chǎn)業(yè)作為還處于發(fā)育時期的新興產(chǎn)業(yè)，其單項技術(shù)水平和 個別產(chǎn)品已能與國外一些同行相媲美，成為目前中國制造業(yè)中為數(shù) 不多 的、能夠與歐美發(fā)達國家平等對話的產(chǎn)業(yè)之一。 本項目產(chǎn)品壽命預(yù)測 高木粉填充量注塑級木塑材料及其制品是木塑產(chǎn)業(yè)的高端產(chǎn) 品，其獨特的優(yōu)良性能可以擴展應(yīng)用到木材和塑料及金屬制品的領(lǐng) 域，需求面廣量大，本項目產(chǎn)品的市場是十分廣闊的，通過不斷地 改良技術(shù)，可預(yù)見產(chǎn)品的經(jīng)濟壽命期 是無限的。木粉填充量達到 55%以上可以用于注塑生產(chǎn)的木塑材料的生 產(chǎn)工藝未見報道。 本項目產(chǎn)品出口的可能性分析 該項目木塑材料的符合京都條約協(xié)定，符合歐共體處理廢物要 求。 本項目產(chǎn)品市場預(yù)測 目前，本項目產(chǎn)品已經(jīng)完成了著名外國公司 HunterDouglas， Homebase 和 Argos對產(chǎn)品進行樣品確認且已經(jīng)銷售給英國 Dunnelm 公司，由于其性能優(yōu)越，銷售價格低于同類木制品和 塑料制品，在 國內(nèi)市場同樣具有相當強的競爭力，產(chǎn)品將供不應(yīng)求 木塑復(fù)合材料發(fā)展趨勢 向生態(tài)環(huán)境材料方向發(fā)展 木材與塑料復(fù)合所得的產(chǎn)品要能夠作為生態(tài)環(huán)境材料必須有 三大特點： ① 要能滿足使用上的性能要求； ② 必須考慮盡可能節(jié)約資源和能源，盡可能減少對環(huán)境的污 染； ③ 在研究、設(shè)計制備材料及使用廢棄材料和生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié) 中，材料或產(chǎn)品在整個壽命周期中必須滿足對環(huán)境的協(xié)調(diào)性要求。應(yīng) 使材料從低級到高級、從單功能向多功能的方向發(fā)展。在進行功能木質(zhì)復(fù)合材料的研究過程中應(yīng)考慮各 組成的物理及化學性質(zhì)，以避免各組成之間的沖突。 納米技術(shù)在木塑復(fù)合材料中的應(yīng)用 納米科技是一門多學科交叉、基礎(chǔ)研究與應(yīng)用開發(fā)緊密聯(lián)系的 高技術(shù)， 如：納米電子學、納米化學、納米材料學和納米機械學等。將納米科技導(dǎo)入木材科學與技術(shù)領(lǐng)域，可把木材科學、木材一 無機、有機復(fù)合材料學研究水平提升到納米尺度的研究階段。木材 本身存在著宏觀空隙、微觀空隙和介質(zhì)空隙。木材中存在納米尺 度空隙意味著木材本身可以容納納 米微粒 (粉體 )、納米管和納米棒等，由此可見，木材制造成納米粉 體或是將納米材料填充到木材的納米空隙、或是通過納米材料的加 入改善木材與其它材料的性質(zhì)是完全可能的。 因此，進一步提高人們的環(huán)境保護意識，制定相應(yīng)的法規(guī)來規(guī)范塑 料制品市場尤其重要。加大執(zhí)法力度，嚴格控制 “白色污染 ”的出現(xiàn)， 以便于有效地對廢塑料制品進行回收利用。木質(zhì)材料是由 纖維素、半纖維素、木素以及抽提物等組成的天然高分子材料，它 是一種不均勻的各向異性材料，因此界面特性十分復(fù)雜。這可從物理改 性與化學改性兩個方面著手進一步研究。隨著玻纖材料、空心 微珠材料及納米材料等技術(shù)的發(fā)展，將其加入到木塑復(fù)合材料中來 提高木塑復(fù)合材料的力學性能是完全可行的。近年來木塑 復(fù)合材料成型技術(shù)和裝備的研究正在快速地發(fā)展。 （ 1）提高木塑復(fù)合材料表面相容性依然是研究的熱點之一； （ 2）聚合物基體由單組分再生料向多組分再生料方向發(fā)展， 使回收的多組分廢舊塑料（ PE、 PP、 PVC、 ABS 等）原料和經(jīng)過表 面改型的植物纖維進行混合成型，制出木塑復(fù)合材料制品； （ 3）植物纖維份數(shù)由低份數(shù)（ 50 份以下）向高份數(shù)（ 1 0 0 份 以上）發(fā)展，進一步降低材料成本， 增強產(chǎn)品的市場競爭力 ； （ 4）木塑復(fù)合材料微發(fā)泡技術(shù)、大型寬幅較厚的板材制品技 術(shù)等成套設(shè)備及制品成型技術(shù)的開發(fā)，改善木塑制品應(yīng)用中存在的 諸如密度大、尺寸不能滿足實際需要等問題，不斷擴大木塑制品的 應(yīng)用領(lǐng)域； （ 5）木塑復(fù)合材料填充有植物纖維和其它填料（比如玻璃纖 維等），以不斷的創(chuàng)新，開拓木塑復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域； （ 6）設(shè)計新型的混煉設(shè)備和專用模具，以進一步解決木塑復(fù) 合材料難混合、難成型等缺點和提高生產(chǎn)效率。單一擠出型材向復(fù)合共擠、包裹共擠方 向發(fā)展；引入發(fā)泡工藝技術(shù)，從高泡向低泡、微發(fā)泡方 向發(fā)展。 木塑復(fù)合板材兼具木材和塑料的成本和性能優(yōu)點，并且這種材 . .. 28 . .. 木塑復(fù)合材料及木塑制品生產(chǎn)線項目可行性研究報告 料有耐腐蝕、不翹曲、維修方便、外觀與木材非常相似的優(yōu)點，因 此，把木粉填充混合加工成為建筑和結(jié)構(gòu)用型材已成為目前塑料擠 出行業(yè)中最為活躍的領(lǐng)域之一，回收廢舊塑料、植物秸桿等是對資 源的再利用，可以有效地減少木材用量，保護森林。熱塑性塑料主要為聚乙烯（ PE）、聚丙烯 （ PP）、聚苯乙烯（ PS）、聚氯乙烯（ PVC）等聚烯烴，可用新料、 回收料或二者的復(fù)合材料。 以木塑復(fù)合材料來代替木材，不僅可減少對木材的需求量，節(jié) 約森林資源，而且緩解了白色污染日益嚴重的問題。 . .. 29 . .. 木塑復(fù)合材料及木塑制品生產(chǎn)線項目可行性研究報告 第六章 項目建設(shè)方案 本項目技術(shù)方案 本項目的創(chuàng)新在于提供高木粉填充木塑材料大長徑比螺桿混 煉造粒設(shè)備及特殊設(shè)計可用于木塑復(fù)合材料注塑成型的分離型螺 桿注塑機產(chǎn)品制備方案。 本工藝的優(yōu)點：由生物纖維原料應(yīng)用錐形雙螺桿擠出制成木塑 復(fù)合材料 及注塑成型過程簡單易行，成本極低。 2)雙螺桿擠出機 . .. 30 . .. 木塑復(fù)合材料