环保木塑复合材料的特性及在建筑装饰工程中的应用

马耕 殷保国 王晓军

摘 要：木塑复合材料由于其特性优势较强，在建筑装饰装修过程中具有较强的防水性能、抗菌性能和较好的力学性能，能够有效提升施工质量，降低施工成本。对建筑装饰工程中用木塑复合材料替换传统木材的必要性进行探讨，分析了木塑复合材料的特点、分类及其应用在建筑装饰装修工程中各方面的情况。

关键词：木塑复合材料；聚苯烯；聚乙烯；建筑装饰

中图分类号：TU599;TQ317

文献标志码：A文章编号：1001-5922（2023）04-0088-03

Characteristics and application of wood-plastic composite materials in building decoration engineering

MA Geng，YIN Baoguo，WANG Xiaojun

（Shaanxi Construction Ninth Construction Group Co.，Ltd.，Yulin 719000，Shaanxi China）

Abstract：Due to its strong characteristics and advantages，wood-plastic composite materials have strong waterproof performance，antibacterial properties and good mechanical properties in the process of building decoration，which can effectively improve construction quality and reduce construction costs.In this regard，this paper discussed the necessity of replacing traditional wood with wood-plastic composite materials in building decoration projects，and comprehensively analyzed the characteristics，classification and application of wood-plastic composites in various aspects of building decoration and decoration projects for reference.

Key words：wood-plastic composite material; polystyrene；polyethylene；architectural decoration

建筑裝饰装修已经成为人们生活质量提高与居住环境改善必须注意的问题，不断提高人们对各类物质功能的需求，甚至高度重视回归大自然的绿色生活理念。据相关的调查显示，随着人们环保意识的不断提高和习近平总书记“绿水青山就是金山银山”的可持续发展理念，越来越多的消费者希望可以将木质材料增添到建筑装饰装修工作中，且更亲近绿色，渴望回归大自然的美感。然而，当前全球环境都不容乐观，我国面临严重的现状就是过度采伐森林资源、严重破坏了植被，引发了洪涝灾害、水土流失与沙尘暴等，很有必要进一步探讨建筑装饰装修工程中传统木材的替代材料，应用绿色健康的新型材料。如此，在人们的强烈需求之下，木塑复合材料（WPC）应运而生［1］。

早期，WPC以出口商品包装材料为主，其在我国逐步取得较大的发展［2］，之后该材料又被广泛应用到景区、户外公园。户外工程中同样广泛应用了WPC，比较常见的有建筑内墙体装饰、公园建设、墙体外装饰等等。WPC在国内经历了几十年，该材料取得较大的发展，现如今该材料在我国产量与一开始引进国内相比增长量高达300倍，到了2017年，我国WPC的产量基本上达到了300万t［3］。

1 木塑复合材料的特性

木塑复合材料是一种新型的替代传统建筑装饰装修材料的复合材料，木塑复合材料的制作包含植物纤维（如花生壳、木屑、竹屑等）与高分子塑料（如聚乙烯、聚丙烯之类）、高分子塑料以及添加辅助剂。

1.1 天然木材的质感与木纹

木塑复合材料通过加工合成和现代工艺的处理，通常具有和天然木材相同的质感与木纹，满足了人们对传统木材美观度的需求［5］。木塑复合材料的密度为0.6～1.4 g/cm3；但不同的工艺与添料，其密度也不同；WPC吸水性能不强，即使吸水，其厚度膨胀率不足1%，对其进行加工处理之后可以在WPC材料的表面构成一层保护膜，可以起到隔绝水分子进入的作用［6］。同时，WPC具有很强的耐磨性，表面耐磨指数不超过0.08；具有很强的抗腐蚀性，这使得木塑复合材料的使用寿命比传统的建筑装饰装修材料长［7］。

1.2 木塑复合材料的弯曲性强

木塑复合材料的静曲强度通常不低于20 MPa，弯曲弹性模量不低于1 800 MPa；木塑复合材料比传统木材的握钉力更高。该材料加工性能优良，具有可粘接性、可锯性、可刨性等等；WPC安装省时省力，操作简单便捷［8］。

1.3 木塑复合材料调整性较强

可以将助剂添加到生产工艺中，让WPC进行聚合、固化、发泡等改变，使其强度与密度发生较大的变化，因而可以达到阻燃、抗老化、防静电的要求［9］。

1.4 木塑复合材料原材料构成的多样化

可以重复利用废旧木材、塑料，经过加工之后制成WPC。该材料由高分子塑料、原料植物纤维构成，其可以从回收的废旧塑料、锯末、木材边角料等提取，原材料的价格相对于传统木材要便宜很多［10］。

1.5 木塑复合材料在生产加工的过程

不加入危害身体健康的氨、甲醛与苯之类的有毒有害气体，因而WPC是一种无公害、无污染且绿色环保的材料。同时，木塑复合材料具有很强的分解性，可以回收后用于生产，可以循环利用［11］。WPC的使用完全可以立足客户需求设计截面形状、产品规格尺寸，立足用户喜欢的颜色，将着色剂加入其中，取得理想的装饰效果［12］。

2 建筑装饰装修工程中木塑复合材料研究现状

2.1 聚氯乙烯木塑复合材料

聚氯乙烯（PVC）是氯乙烯单体（VCM）在引发剂（如偶氮化合物、过氧化物）及热与光的作用下以自由基聚合反应逐步汇聚后构成的聚合物之一。人们对氯乙烯共聚物与氯乙烯均聚物的统称，将其称为氯乙烯树脂［14］。聚氯乙烯因其良好电绝缘性、耐化学药品性和机械强度，因而被广泛应用在铜芯电缆、日用品、建筑材料、工业制品等方面，但因为聚氯乙烯并不具有良好的力学性能与耐热性，未在更大范围建筑行业的推广和使用［15］。

有学者制备研究了聚氯乙烯/植物纤维木塑复合材料，并分析了聚氯乙烯/植物纤维木塑复合材料的性能，试验结果表明：稻壳粉/聚氯乙烯木塑复合材料比花生壳粉/聚氯乙烯木塑复合材料更具吸水性能，这主要因为本身植物纤维具有多孔结构，吸水性能优良。若毛细管处于缺水的状态，那么就会源源不断地往外界吸收水分［16］，也有部分研究者制备聚氯乙烯木塑复合材料时选用了桉木、竹粉与稻壳。通过实验分析聚氯乙烯木塑复合材料的硬度、拉伸强度和摩擦磨损等物理性能，实验结果表明：在3种聚氯乙烯木塑复合材料中，桉木/聚氯乙烯木塑复合材料具有最高的拉伸强度、硬度和磨损性能，桉木/聚氯乙烯木塑复合材料拉伸强度高出竹粉/聚氯乙烯木塑复合材料58.89%，且与稻壳/聚氯乙烯木塑复合材料对比高出77.08%，其硬度基本上已经达到了65.57 HRR。又有学者进一步分析了稻壳粉/聚氯乙烯WPC，且改性稻壳粉时应用了固相研磨法，相应地提高了制备材料的耐热拉伸性能、拉伸强度与冲击强度等等。若添加了大量的改性稻壳粉，那么也可以提高复合材料的硬度［17］。

2.2 聚苯乙烯木塑复合材料

聚苯乙烯（PS）是一种热塑性塑料，其品种包括普通聚丙乙烯和高抗冲聚苯乙烯。聚苯乙烯具有光亮、质轻、透明、流动性好、加工性好、尺寸稳定性好、易着色以及价格便宜等优点；其缺点是韧性较差、容易脆。聚苯乙烯木塑复合材料不仅可以回收且利用废旧聚苯乙烯，且将木质纤维材料加入其中可以有效地解决聚苯乙烯韧性脆与不足的缺点。

有相关研究人员对比分析了不同塑料基复合的木塑复合材料，结果发现聚苯乙烯木塑具有优良的吸水性能和韧性，改性后的聚苯乙烯木塑复合材料在具有聚苯乙烯优点的同時还克服了聚苯乙烯韧性较差和较脆的缺点。制备刨花木/对可发性聚苯乙烯（EPS）木塑复合材料的过程中应用了膜内发泡成型的方法，阻燃改性时借助三聚氰胺磷酸盐（MPP），实验结果表明：刨花木/对可发性聚苯乙烯（EPS）木塑复合材料的阻燃性能相对于普通的木塑复合材料有了明显的提升。

2.3 聚丙烯木塑复合材料

聚丙烯（PP）具有优良的热塑性合成树脂，且起电绝缘性优良、耐热性较强、耐磨加工性能优良，可以广泛应用在机械、汽车、食品工业、电子电器领域等等［18］。我国有学者用聚十二羟基硬脂酸（RA-g-PHS）超分散剂对聚丙烯/剑麻纤维素微晶（MCF）木塑复合材料的性能进行改善，实验结果表明：当聚十二羟基硬脂酸（RA-g-PHS）的含量为2%时，聚丙烯/MCF木塑复合材料的性能最好，且得到的木塑复合材料热性能稳定性最高。改造了单螺杆挤出机的结构，新型聚丙烯/木粉复合材料制被制备出来，复合了高密度聚乙烯与聚烯烃弹性体2种材料。实验结果表明：当聚烯烃弹性体（POE）和高密度聚乙烯（HDPE）加入其中才能保证木塑复合材料的高溶体强度达标，将其与POE结合有利于将复合材料冲击强度提高84%，其与HDPE共混有利于提升木塑复合材料的刚性［19］。

2.4 聚乙烯木塑复合材料

聚乙烯（PE）是一种具有良好的化学稳定性、加工性能优良、力学性能和抗老化性能都十分稳定的塑料制品，在建筑装饰装修工程中的应用十分广泛［20］。但因为聚乙烯的性能十分稳定，所以废弃聚乙烯材料不可降解对环境产生巨大压力，会造成一定程度的环境污染。聚乙烯木塑复合材料的产生除了对环境污染问题起到缓解作用之外，还可以回收再利用聚乙烯，为期发展提供更为广阔的空间。

通过废弃的聚乙烯材料实现了对聚乙烯/竹木塑复合材料的制备，同时研究了聚乙烯/竹木塑复合材料的性能，实验开展的过程中预处理竹子纤维表面时更多使用了二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、氢氧化钠（NaOH），实验结果表明：通过氢氧化钠预处理制备氢氧化钠复合材料时显著提高了复合材料的力学性能，且竹纤维质量分数超过30%时聚乙烯/竹木塑复合材料拉伸强度与冲击强度达到最佳，且聚乙烯/竹木塑复合材料的吸水性能也得到了一定改善［21］。

3 建筑装饰装修工程中木塑复合材料的应用

木塑复合材料装饰墙板是在墙面上装饰所需的一种木塑复合板［22］，若在民用建筑室内墙面装饰工程中应用，那么将其作为室外装饰墙板的一种。装配式建筑中应用木塑复合材料比较常用的类型有4种。

（1）墙体外装饰材料应用WPC。比较常见的有空心外墙装饰板、外挂板、空心外墙装饰板；因为其是外装饰材料的一种，需要保证建筑材料的安全性。WPC是室外装饰板墙的一种，且可以用在低于8度的抗震防裂度低层或多层民用建筑室外墙面的装饰工程［23］；

（2）WPC是墙体内装饰材料的一种。主要类型为轻质发泡装饰板；以《建筑内部装修时设计防火规范》GB 50222—2017的要求为基础，保证室内装饰装修材料的燃烧性能等级与《建筑材料及制品燃烧性能分级》相符；

（3）WPC是木塑型材内部填充保温材料的一种。将无机原料加入滑石粉与碳酸钙材料中，与其他树脂或聚氯乙烯树脂构成原材，将适量的助剂加入其中，在高温挤出或混合后挤出成型的板材；

（4）木塑复合材料是作为轻钢龙骨组合墙体材料层。有在轻钢龙骨组合墙体应用了木塑板材产品，其可以与组合墙体的一部分与不燃性能的材料配合利用，促进墙体耐火极限及燃烧性能等级的不断提高［24］。

4 结语

在20多年发展之后推动了我国WPC材料产业的进步与发展，大力发展木塑复合材料产业不但可以节省传统木材的使用，减少树木的开发和使用，同时大力推广木塑复合材料还可以实现对不可降解塑料的回收再利用。在变废为宝的同时还可以依靠现代加工技术最大程度地还原传统木材的纹理和质感。

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