用于室外地板围栏、门窗件、浴室和人行小道的铺路板等方面的材料要求具有高强度和耐久性，而木材和热塑性塑料的复合材料因其在这方面的广泛适应性而得到了大量的应用。这种复合材料正在许多场合下代替木材而使用，其不同于木材的地方在于，它耐腐蚀、防虫而且需要的维护工作很少。同挤出的塑料部件相比，木质复合材料具有更高的强度和硬度。这些复合材料同样也可以加工出受客户欢迎的美观表面和颜色。

    尽管木塑复合材料比纯木要贵一些，但是随着生产厂商找到更为高效的加工方法，其相对的高成本政逐渐降低。在复合材料中使用回收塑料还可以进一步降低成本。即使面对目前的成本结构，许多消费者依然愿意因为这些复合材料的优点而接受相对较高的价位。

    影响木塑复合材料的原料因素包括优质木材填料和常用于制备复合材料的回收塑料的采购。技术问题包括木材填料的均匀分散、填料的干燥、将加工温度控制在200oC（木质颗粒降解温度）以下等。

    市场概况

    Principia Partners咨询公司2003年的一项研究表明，北美和西欧市场上共有六亿公斤的木塑复合材料需求量，而北美占有总需求量的85％。地板、扶手、门窗等建筑材料占有北美木塑材料需求量的80％。在北美地区，其它的主要市场应用有地面铺设（木板路和平台）、车用部件（车用仪表板和备用轮胎罩）和工业和民用消费品（餐桌、公园长椅和垫板）。

             图 1: 木塑复合材料的一个主要应用是庭院铺板(图片来源: Trex Co., Inc.)

在西欧同样的调查表明车用材料占到了木塑复合材料需求量的一半以上，而建筑用材料占有30％的市场。木塑复合材料在北美和西欧预计到2010年的年增长量分别为14％和18％。

    木塑复合材料在亚洲同样受到欢迎，尤其是在日本，木塑材料在平台、地板、墙壁和室内家具等方面的应用越来越普及。

          图 2: 木塑复合材料的另外一个主要用途是码头结构材料<BR>(图片来源: Trex Co., Inc.)

原材料

    在木塑复合材料中用作基材的塑料一般有聚乙烯（特别是高密度聚乙烯HDPE）、聚氯乙烯和聚丙烯，有时候也用到聚苯乙烯和ABS塑料。根据成本、原料来源和xxx的要求，回收塑料和新塑料都会在复合材料制备中用到。塑料的使用方法因地区而异，例如，PVC在北美的使用就比在西欧要多。

        图 3: 表观类似木材的围栏实际上使用的是聚丙烯木复合材料<BR>(图片来源: TimberTech.)

聚乙烯复合材料被广泛用于室外家具，而聚丙烯则被用于汽车制造和日用消费品，PVC常用来制作窗户边框。表1总结木塑复合材料的各种应用及相应所用的塑料。

应用       使用树脂

复式平台       LDPE, HDPE

仿木质鹅卵石   PVC

门窗           PVC, PS, LDPE, HDPE

垫板           HDPE

花瓶花盆       PP

浴缸侧壁       PP

工具把手       PP

车用内部件     PP

表 1: 木塑复合材料目前的一些应用(信息来源: Massachusetts大学技术报告19“Massachusetts可回收木塑复合材料生产扩大潜力调查)

原木颗粒，如木粉，常用于木塑复合材料的填料，木纤维也经常用到。木地板的等级一般是根据颗粒粒径（从20目－粗到400目－特细）来划分的。枫木、橡木和松木是比较好的原料。木纤维一般占到复合材料重量的50％，也可以增加的70％之多。

    木塑复合材料经常要有一些助剂加入，如偶联剂、光稳定剂、色素、润滑剂、杀xx剂和发泡剂。

助剂            应用                                 举例

热稳定剂       防止加工过程中聚合物降解        酚醛树脂（主要）和亚磷酸盐 (次要)

光稳定剂       防止紫外光对聚合物的伤害        HALS (阻胺光稳定剂); 紫外光吸收剂

偶联剂 改善木塑界面结合，提高强度，减少吸水，保持机械性能 马来酸酐改性聚烯烃

润滑剂   改善流动性能，提高生产效率，减少边缘磨损  硬脂酸锌、乙烯基而硬脂酰胺

色素     美化制品表面，并有一定紫外防护能力        混合染料

杀虫剂   防止xxxx侵蚀                        异噻唑类物质

发泡剂   减小材料密度和制品重量                  放热型(偶氮碳胺), 吸热型（碳酸氢钠)

表2列举了常用助剂及其在复合材料中所起的作用。

加工

    聚合物中可以加入一些人工沸石，这种铝硅酸盐分子捕捉粉体可以吸收材料中的异味。通过粉体中大量的结晶空洞，吸附剂可以捕捉产生异味的有机小分子。分子捕捉吸附剂已经成功应用于聚烯烃挤出管材、注射和挤出吹塑的器皿、隔绝包装材料，挤出外包装和密封材料。分子吸附粉体还可以作为xx剂加入塑料中以除去其中的水气。

          图 4: 不同尺寸和形状的挤出制品增加了木塑复合材料的多样性(图片来源: Strandex Corp)

当型材不要求具有连续片形结构或者是部件具有复杂的结构设计，木塑型材可以是通过注射成型或者是模压成型。加工者有时要面对木塑材料在加工过程中如何xx充模的问题，为了解决这个问题，他们需要减少木质填料的用量以增加熔体的流动性。

    由于200°C是木塑复合材料加工操作温度的上限，一些熔点超过200° C的树脂，如PET，就不能用于木塑复合材料。

    水气会劣化复合材料的性能而且还有助于孳生微生物，因此在使用木填料之前一定要先除去水气。加工成型之前木填料的要进行干燥处理，一般要求处理后的水气含量要低于1～2％。

    现在的木塑复合材料加工机械要求配有喂料设备、干燥设备、挤出设备和成型设备，还有一些必要的下游设备如冷却水箱、牵引设备和切割设备等。

    性能

    塑料中加入木质填料后会使其变得更硬，但经常也是变得更脆。木塑复合材料与同等尺寸的纯木材料相比，强度、刚度和抗蠕变能力都要差一些。但是，木塑复合材料吸水相对较少，从而具有较强的耐腐蚀衰老性能。加入合适的紫外吸收剂后，木塑复合材料也可以抵抗日光对材料的破坏。表3展示了填料用量变化对木塑复合材料物理性能的影响。

性能             单位         标准   未填充树脂    20%木填料     40% 木填料    60% 木填料

熔体流动指数   g/10 min     D1238      20          2.6           2.3           1.5

屈服拉伸强度    psi (MPa)    D638     3850 (26.5)  2480 (17.1)   2580 (17.8)   2250 (15.5)

断裂拉伸强度     psi (MPa)   D638     n/a          2170 (14.9)   2320 (16.0)    2180 (15.1) 

拉伸模量        psi (GPa)    D638      n/a         245,000 (1.7) 390,000 (2.7)  642,000 (4.4)

伸长率           %           D638     19           15            4.9            1.3 

抗弯模量        psi (GPa)    D790   189,000 (1.3)  210,000 (1.4) 352,000 (2.4)  589,000 (4.1)

抗弯强度       psi (MPa)     D790     n/a          4420 (30.5)   5090 (35.1)    4310 (29.7)

Izod缺口冲击强度 ft-lb/in (J/m)  D256 0.56 (29.9)  0.5 (27.7)    0.4 (20.9)     0.3 (16.1)

热畸变温度       F (C)        D648    n/a          113 (45)     127 (53)        143 (62)

表 3: 不同木质填料用量下HDPE的复合材料的性能<BR>(图片来源: North Wood Plastics, Inc.)

使用木纤维比使用木粉一般能够得到更好机械性能的木塑复合材料，如具有更高的强度、伸长率和无缺口冲击强度。但是木纤维难以测量和喂料限制了其在生产中的应用。

    木塑复合材料比纯木材料更重且成本更高，但是对木塑复合材料在加工过程中进行发泡处理即可减轻材料重量并降低成本。但是发泡处理同时也降低了型材的刚度和强度。

    木塑型材可以利用一般木工技术来进行操作处理，例如，可以用圆锯进行切割，用钉子或螺丝钉固定。

    木塑复合材料的配方中可以加入色素以获得各种颜色，加工后得到型材就不需要在油漆了。当然，木塑复合材料也会像一般木材一样可以油漆或褪色。

图 5: 木塑复合材料可以拥有多种颜色和表面纹理(图片来源: Lanxess.)

在木塑复合材料中加入偶联剂可以改善木质填料和塑料基体的相容性，从而有助于改善材料的强度和表观状况。偶联剂的有效之处就在于它可以将木质填料极性表面和如聚烯烃这样的非极性材料联结起来。常用偶联剂含有接枝在聚烯烃（如HDPE、PP）上的马来酸酐。

    性能改善

    在不需要极强负载的场合，木塑复合材料最有应用价值。例如，木塑复合材料可以用于庭院平台的铺板，但是不能用作支撑平台的结构材料。为了扩展木塑复合材料的用途，产品制造商正试图改善木塑复合材料的强度。一种增强方法即使用木纤维代替木粉，至少在木纤维的测量和喂料问题可以解决的情况下使用这种方法。用玻璃纤维或者是碳纤维代替部分木纤维可以进一步对材料进行强化。

    另一种增强方法即采用相对更高性能的树脂材料，特别是苯乙烯类材料如ABS和ASA。但是，与使用PE、PP和PVC相比，采用这些树脂会增加最终产品的成本。

    结论

    木塑复合材料的优异性能及其易维护特性正为其带来良好的市场增长，特别是在日用消费品方面。制造者正努力强化材料的性能来满足木塑复合材料在结构材料和承重材料应用领域的需求。为了能够成功，木塑复合材料生产者们同时还要让建筑工业接受他们的产品，以及政府部门修改建筑规划来应用木塑复合材料。