環(huán)保木塑復合材料的特性及在建筑裝飾工程中的應用

馬耕 殷保國 王曉軍

摘 要：木塑復合材料由于其特性優(yōu)勢較強，在建筑裝飾裝修過程中具有較強的防水性能、抗菌性能和較好的力學性能，能夠有效提升施工質(zhì)量，降低施工成本。對建筑裝飾工程中用木塑復合材料替換傳統(tǒng)木材的必要性進行探討，分析了木塑復合材料的特點、分類及其應用在建筑裝飾裝修工程中各方面的情況。

關鍵詞：木塑復合材料；聚苯烯；聚乙烯；建筑裝飾

中圖分類號：TU599;TQ317

文獻標志碼：A文章編號：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

建筑裝飾裝修已經(jīng)成為人們生活質(zhì)量提高與居住環(huán)境改善必須注意的問題，不斷提高人們對各類物質(zhì)功能的需求，甚至高度重視回歸大自然的綠色生活理念。據(jù)相關的調(diào)查顯示，隨著人們環(huán)保意識的不斷提高和習近平總書記“綠水青山就是金山銀山”的可持續(xù)發(fā)展理念，越來越多的消費者希望可以將木質(zhì)材料增添到建筑裝飾裝修工作中，且更親近綠色，渴望回歸大自然的美感。然而，當前全球環(huán)境都不容樂觀，我國面臨嚴重的現(xiàn)狀就是過度采伐森林資源、嚴重破壞了植被，引發(fā)了洪澇災害、水土流失與沙塵暴等，很有必要進一步探討建筑裝飾裝修工程中傳統(tǒng)木材的替代材料，應用綠色健康的新型材料。如此，在人們的強烈需求之下，木塑復合材料（WPC）應運而生［1］。

早期，WPC以出口商品包裝材料為主，其在我國逐步取得較大的發(fā)展［2］，之后該材料又被廣泛應用到景區(qū)、戶外公園。戶外工程中同樣廣泛應用了WPC，比較常見的有建筑內(nèi)墻體裝飾、公園建設、墻體外裝飾等等。WPC在國內(nèi)經(jīng)歷了幾十年，該材料取得較大的發(fā)展，現(xiàn)如今該材料在我國產(chǎn)量與一開始引進國內(nèi)相比增長量高達300倍，到了2017年，我國WPC的產(chǎn)量基本上達到了300萬t［3］。

1 木塑復合材料的特性

木塑復合材料是一種新型的替代傳統(tǒng)建筑裝飾裝修材料的復合材料，木塑復合材料的制作包含植物纖維（如花生殼、木屑、竹屑等）與高分子塑料（如聚乙烯、聚丙烯之類）、高分子塑料以及添加輔助劑。

1.1 天然木材的質(zhì)感與木紋

木塑復合材料通過加工合成和現(xiàn)代工藝的處理，通常具有和天然木材相同的質(zhì)感與木紋，滿足了人們對傳統(tǒng)木材美觀度的需求［5］。木塑復合材料的密度為0.6～1.4 g/cm3；但不同的工藝與添料，其密度也不同；WPC吸水性能不強，即使吸水，其厚度膨脹率不足1%，對其進行加工處理之后可以在WPC材料的表面構成一層保護膜，可以起到隔絕水分子進入的作用［6］。同時，WPC具有很強的耐磨性，表面耐磨指數(shù)不超過0.08；具有很強的抗腐蝕性，這使得木塑復合材料的使用壽命比傳統(tǒng)的建筑裝飾裝修材料長［7］。

1.2 木塑復合材料的彎曲性強

木塑復合材料的靜曲強度通常不低于20 MPa，彎曲彈性模量不低于1 800 MPa；木塑復合材料比傳統(tǒng)木材的握釘力更高。該材料加工性能優(yōu)良，具有可粘接性、可鋸性、可刨性等等；WPC安裝省時省力，操作簡單便捷［8］。

1.3 木塑復合材料調(diào)整性較強

可以將助劑添加到生產(chǎn)工藝中，讓WPC進行聚合、固化、發(fā)泡等改變，使其強度與密度發(fā)生較大的變化，因而可以達到阻燃、抗老化、防靜電的要求［9］。

1.4 木塑復合材料原材料構成的多樣化

可以重復利用廢舊木材、塑料，經(jīng)過加工之后制成WPC。該材料由高分子塑料、原料植物纖維構成，其可以從回收的廢舊塑料、鋸末、木材邊角料等提取，原材料的價格相對于傳統(tǒng)木材要便宜很多［10］。

1.5 木塑復合材料在生產(chǎn)加工的過程

不加入危害身體健康的氨、甲醛與苯之類的有毒有害氣體，因而WPC是一種無公害、無污染且綠色環(huán)保的材料。同時，木塑復合材料具有很強的分解性，可以回收后用于生產(chǎn)，可以循環(huán)利用［11］。WPC的使用完全可以立足客戶需求設計截面形狀、產(chǎn)品規(guī)格尺寸，立足用戶喜歡的顏色，將著色劑加入其中，取得理想的裝飾效果［12］。

2 建筑裝飾裝修工程中木塑復合材料研究現(xiàn)狀

2.1 聚氯乙烯木塑復合材料

聚氯乙烯（PVC）是氯乙烯單體（VCM）在引發(fā)劑（如偶氮化合物、過氧化物）及熱與光的作用下以自由基聚合反應逐步匯聚后構成的聚合物之一。人們對氯乙烯共聚物與氯乙烯均聚物的統(tǒng)稱，將其稱為氯乙烯樹脂［14］。聚氯乙烯因其良好電絕緣性、耐化學藥品性和機械強度，因而被廣泛應用在銅芯電纜、日用品、建筑材料、工業(yè)制品等方面，但因為聚氯乙烯并不具有良好的力學性能與耐熱性，未在更大范圍建筑行業(yè)的推廣和使用［15］。

有學者制備研究了聚氯乙烯/植物纖維木塑復合材料，并分析了聚氯乙烯/植物纖維木塑復合材料的性能，試驗結果表明：稻殼粉/聚氯乙烯木塑復合材料比花生殼粉/聚氯乙烯木塑復合材料更具吸水性能，這主要因為本身植物纖維具有多孔結構，吸水性能優(yōu)良。若毛細管處于缺水的狀態(tài)，那么就會源源不斷地往外界吸收水分［16］，也有部分研究者制備聚氯乙烯木塑復合材料時選用了桉木、竹粉與稻殼。通過實驗分析聚氯乙烯木塑復合材料的硬度、拉伸強度和摩擦磨損等物理性能，實驗結果表明：在3種聚氯乙烯木塑復合材料中，桉木/聚氯乙烯木塑復合材料具有最高的拉伸強度、硬度和磨損性能，桉木/聚氯乙烯木塑復合材料拉伸強度高出竹粉/聚氯乙烯木塑復合材料58.89%，且與稻殼/聚氯乙烯木塑復合材料對比高出77.08%，其硬度基本上已經(jīng)達到了65.57 HRR。又有學者進一步分析了稻殼粉/聚氯乙烯WPC，且改性稻殼粉時應用了固相研磨法，相應地提高了制備材料的耐熱拉伸性能、拉伸強度與沖擊強度等等。若添加了大量的改性稻殼粉，那么也可以提高復合材料的硬度［17］。

2.2 聚苯乙烯木塑復合材料

聚苯乙烯（PS）是一種熱塑性塑料，其品種包括普通聚丙乙烯和高抗沖聚苯乙烯。聚苯乙烯具有光亮、質(zhì)輕、透明、流動性好、加工性好、尺寸穩(wěn)定性好、易著色以及價格便宜等優(yōu)點；其缺點是韌性較差、容易脆。聚苯乙烯木塑復合材料不僅可以回收且利用廢舊聚苯乙烯，且將木質(zhì)纖維材料加入其中可以有效地解決聚苯乙烯韌性脆與不足的缺點。

有相關研究人員對比分析了不同塑料基復合的木塑復合材料，結果發(fā)現(xiàn)聚苯乙烯木塑具有優(yōu)良的吸水性能和韌性，改性后的聚苯乙烯木塑復合材料在具有聚苯乙烯優(yōu)點的同時還克服了聚苯乙烯韌性較差和較脆的缺點。制備刨花木/對可發(fā)性聚苯乙烯（EPS）木塑復合材料的過程中應用了膜內(nèi)發(fā)泡成型的方法，阻燃改性時借助三聚氰胺磷酸鹽（MPP），實驗結果表明：刨花木/對可發(fā)性聚苯乙烯（EPS）木塑復合材料的阻燃性能相對于普通的木塑復合材料有了明顯的提升。

2.3 聚丙烯木塑復合材料

聚丙烯（PP）具有優(yōu)良的熱塑性合成樹脂，且起電絕緣性優(yōu)良、耐熱性較強、耐磨加工性能優(yōu)良，可以廣泛應用在機械、汽車、食品工業(yè)、電子電器領域等等［18］。我國有學者用聚十二羥基硬脂酸（RA-g-PHS）超分散劑對聚丙烯/劍麻纖維素微晶（MCF）木塑復合材料的性能進行改善，實驗結果表明：當聚十二羥基硬脂酸（RA-g-PHS）的含量為2%時，聚丙烯/MCF木塑復合材料的性能最好，且得到的木塑復合材料熱性能穩(wěn)定性最高。改造了單螺桿擠出機的結構，新型聚丙烯/木粉復合材料制被制備出來，復合了高密度聚乙烯與聚烯烴彈性體2種材料。實驗結果表明：當聚烯烴彈性體（POE）和高密度聚乙烯（HDPE）加入其中才能保證木塑復合材料的高溶體強度達標，將其與POE結合有利于將復合材料沖擊強度提高84%，其與HDPE共混有利于提升木塑復合材料的剛性［19］。

2.4 聚乙烯木塑復合材料

聚乙烯（PE）是一種具有良好的化學穩(wěn)定性、加工性能優(yōu)良、力學性能和抗老化性能都十分穩(wěn)定的塑料制品，在建筑裝飾裝修工程中的應用十分廣泛［20］。但因為聚乙烯的性能十分穩(wěn)定，所以廢棄聚乙烯材料不可降解對環(huán)境產(chǎn)生巨大壓力，會造成一定程度的環(huán)境污染。聚乙烯木塑復合材料的產(chǎn)生除了對環(huán)境污染問題起到緩解作用之外，還可以回收再利用聚乙烯，為期發(fā)展提供更為廣闊的空間。

通過廢棄的聚乙烯材料實現(xiàn)了對聚乙烯/竹木塑復合材料的制備，同時研究了聚乙烯/竹木塑復合材料的性能，實驗開展的過程中預處理竹子纖維表面時更多使用了二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、氫氧化鈉（NaOH），實驗結果表明：通過氫氧化鈉預處理制備氫氧化鈉復合材料時顯著提高了復合材料的力學性能，且竹纖維質(zhì)量分數(shù)超過30%時聚乙烯/竹木塑復合材料拉伸強度與沖擊強度達到最佳，且聚乙烯/竹木塑復合材料的吸水性能也得到了一定改善［21］。

3 建筑裝飾裝修工程中木塑復合材料的應用

木塑復合材料裝飾墻板是在墻面上裝飾所需的一種木塑復合板［22］，若在民用建筑室內(nèi)墻面裝飾工程中應用，那么將其作為室外裝飾墻板的一種。裝配式建筑中應用木塑復合材料比較常用的類型有4種。

（1）墻體外裝飾材料應用WPC。比較常見的有空心外墻裝飾板、外掛板、空心外墻裝飾板；因為其是外裝飾材料的一種，需要保證建筑材料的安全性。WPC是室外裝飾板墻的一種，且可以用在低于8度的抗震防裂度低層或多層民用建筑室外墻面的裝飾工程［23］；

（2）WPC是墻體內(nèi)裝飾材料的一種。主要類型為輕質(zhì)發(fā)泡裝飾板；以《建筑內(nèi)部裝修時設計防火規(guī)范》GB 50222—2017的要求為基礎，保證室內(nèi)裝飾裝修材料的燃燒性能等級與《建筑材料及制品燃燒性能分級》相符；

（3）WPC是木塑型材內(nèi)部填充保溫材料的一種。將無機原料加入滑石粉與碳酸鈣材料中，與其他樹脂或聚氯乙烯樹脂構成原材，將適量的助劑加入其中，在高溫擠出或混合后擠出成型的板材；

（4）木塑復合材料是作為輕鋼龍骨組合墻體材料層。有在輕鋼龍骨組合墻體應用了木塑板材產(chǎn)品，其可以與組合墻體的一部分與不燃性能的材料配合利用，促進墻體耐火極限及燃燒性能等級的不斷提高［24］。

4 結語

在20多年發(fā)展之后推動了我國WPC材料產(chǎn)業(yè)的進步與發(fā)展，大力發(fā)展木塑復合材料產(chǎn)業(yè)不但可以節(jié)省傳統(tǒng)木材的使用，減少樹木的開發(fā)和使用，同時大力推廣木塑復合材料還可以實現(xiàn)對不可降解塑料的回收再利用。在變廢為寶的同時還可以依靠現(xiàn)代加工技術最大程度地還原傳統(tǒng)木材的紋理和質(zhì)感。

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