资源化利用的塑木复合材料

摘要：塑木复合材料是一种环保型材料。它采用废旧塑料和农林废弃物作为原料，利用高分子界面化学原理，经过特殊工艺处理后加工成型的一种可逆转性循环利用的基础性材料。

关键词：塑木复合材料；环保型材料

中图分类号：TQ321.2

文献标识码：A

文章编号：1006-3315(2010)3-152-002

江苏省科技成果转化专项资金项目“资源循环利用及环保型塑木建材的产业化”，2010年2月5日通过江苏省科技厅验收。该项目由南京聚隆科技股份有限公司、南京聚锋新材料有限公司、南京皇家聚锋建筑材料有限公司和南京林业大学共同实施。

通过该项目的实施，在江苏率先建成了年产2万吨环保型塑木复合材料及制品的科研生产基地，组建了江苏省塑木复合材料工程技术研究中心、江苏省企业院士工作站和江苏省博士后工作站等创新载体和研发平台，研制出高强度、阻燃型、耐磨型、低密度及高流动性等5种具有特定性能的专用塑木建材，产品被认定为国家重点新产品、江苏省自主创新产品、江苏省重点新产品和江苏省资源综合利用产品，通过ISO9001和欧盟CE认证。申请专利15项，授权11项，制定国家标准3项，使江苏塑木产品的研发能力、产品品种、生产技术各方面达到国际先进、国内领先水平。

一、塑木——新兴的学科和产业

材料是传统产业升级改造和高新技术产业形成的基础，已成为国民经济的支柱产业。传统的钢铁、水泥、木材三大材料，加上塑料，形成四大支柱产业。将塑料和木材组合在一起，形成新的交叉学科，成为新材料新领域的新产业。以塑料加工为主的企业称之谓“塑木”，以木材加工为主的企业称之谓“木塑”，本文暂且称之谓“塑木”(wood-plastic eomposite,WPC)。

20世纪90年代以来，北美、欧洲的许多国家对塑木复合材料进行了大量的研究。美国是世界上塑木制品生产和应用的最大国家，高密度聚乙烯(HDPE)为其首选母体树脂。最大制品是铺板(decking)。生产工艺为挤出成型，可以先配混成中间塑木粒料，然后再经单螺杆挤出机加工成制品，也可越过造粒阶段，配混(包括脱挥)、挤出型材在一个设备或一组设备内连续完成。第一次国际塑木复合材料会议于1991年在美国Madison召开。美国Freedonio集团咨询公司的专题研究报告指出，美国塑术复合材料增长较快的应用市场为各种铺板、窗户、门和栅栏。美国Andex公司在塑术复合材料建筑和结构加工设备方面居领先地位，已获得了8个专利许可证。

欧洲对塑木复合材料制品表现出越来越大的兴趣，市场以年均20％左右的速度递增，铺板也是塑木最大的应用制品。统计结果表明，目前欧洲用量最大的母料树脂是PP，占总量的74％，PVC占14％，PE占4％，混合塑料占8％。

日本塑木复合材料产品不仅用于室外建材，也用于室内门板、地板和楼梯等。2000年，塑木复合材料生产22000吨，建材中应用占70％，土木工程中应用占10％(高速公路护栏、消音板等)，家电(音箱等)、汽车和家具中应用占20％。澳大利亚、新西兰、新加坡等国也在发展天然纤维复合材料。

我国塑木复合材料方兴未艾。上世纪末，国内企业从加拿大未来公司(Frl)等公司引进塑术托盘产品和生产技术，使我国塑木工业从托盘起步，逐步形成规模。但是由于塑木托盘的生产成本高，销售价格明显高于木制托盘，销售难度大。行业发展受阻。南京聚隆科技股份有限公司、南京聚锋新材料公司、南京皇家聚锋建筑材料有限公司和南京林业大学合作，凭借自主开发的实力，带头开发能充分发挥塑木材料特长的室外建材，使塑术行业逐步转向生产以地板、围栏为主的聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)塑术室外建材和景观型材，成为国内塑木产业的领航者。

二、塑木——资源化利用的特色材料

《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》，将“废弃物等资源化利用技术”作为“综合治污与废弃物循环利用”重点领域的优先主题。“十一五”规划纲要明确提出了“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20％左右，主要污染物排放总量减少10％的约束性指标。《江苏省国民经济和社会发展“十一五”规划》提出“加强资源循环利用，建立废旧物资和再生资源回收利用体系，发展资源回收利用产业”的指导思想和基础材料与新材料产业结构布局。塑木产业正是遵照“减量化、再利用、资源化”的原则，在资源开采、生产消耗、废物产生、回收利用等方面逐步磨合，建立起战略性新兴产业的有效模式。

塑木复合材料是一种资源循环利用型材料。资源的再生利用已成为经济发展的重要因素，全球每年产生废旧塑料上千万吨，塑木复合材料利用地膜、电线皮、包装袋等废旧塑料和稻壳、秸秆、锯木等农林废弃物为主要原料制成，强度高，耐老化，使用报废后仍可回收利用，为废旧塑料和农林废弃物的再生利用开辟了一条全新的道路，成为资源循环利用型绿色建材发展的重要方向。我国石化行业近30年的高速发展，塑料类产品遍布社会生产生活的每个角落，其中大部分在使用后已逐渐达到报废年限，进入了废弃高峰期。虽然国家一直在大力提倡回收再利用，但由于高值化利用技术的缺乏，通过直接回收利用或分解再利用等措施每年仅能回收约600万吨，其余材料均被自然抛弃、焚烧或填埋。废旧塑料直接使用于抵档产品，降低了材料价值，使之不能物尽其用；化学方法要产生大量的其他污染物质，属于“治标不治本”的方法；燃烧法属于将高价值材料降低等级使用，造成资源浪费。据统计，我国每年废弃塑料达7000万吨以上，秸秆6亿吨以上。又有调查显示，江苏省每年产生的可回收废物量总价值达就高达600亿元，其中废塑料30万吨，若能依靠塑木产业的生产利用、转化这些物质，变废为宝，可以节约木材1000万立方米，节电10亿度、节水6亿吨以上。

塑木复合材料是一种环保型材料。它采用废旧塑料和农林废弃物作为原料，利用高分子界面化学原理，经过特殊工艺处理后加工成型的一种可逆转性循环利用的基础性材料。塑木复合材料同时具备植物纤维和塑料的优点，几乎可涵盖所有原木、塑料、塑钢、铝合金及其它类似复合材料的使用领域。塑木有着木材天然优美的质感，更具有防水、防腐、防虫蛀、免油漆、无污染、绝缘、着色性好、可锯刨磨钉等显著特点。可以应用在：托盘类制品；园林景观类制品，包括铺板、栅栏、户外桌椅等；房屋结构件类制品，包括门窗制品、室内外装饰板、家具板材、汽车门板等。

塑木复合材料是一种新型节能减排材料。随着全球人口的不断增加，全人类的环境压力和资源压力日益增大。要获得木材就必然消耗宝贵的森林资源。据统计，全国木材产量达到7000万立方米，人造板产量达到7500万立方米，如果其中有10％使用塑木建材代替，即可为国家节约860万吨原油，或相当于节约810万吨标准煤，减排C02约2640万吨。利用再生塑料和工农

业废弃生物材料制成塑木复合材料，每万吨可以减少相当于3亿个废弃塑料袋或57万亩农田地膜残留物对环境造成的危害，可以替代天然木材的使用量约3万，相当于少砍伐2万棵30年树龄的桉树，造林万亩；可以减少CO2等有害气体排放不低于10万吨。塑木的平均使用寿命为木材的5～10倍，2万吨塑木建材(3万～4.5万立方米)可替代约20万立方米户外用木材。按户外术材进行估算，若2万吨塑木建材(3万～4.5万立方米)全部用于户外建材，可代替20万立方米户外用木材。按木材板厚30mm估算，其面积约为666.7万平方米，按铺设人工费8元／m2计算，相当于每年可节约社会成本：(666.7-20)x8=5173.6万元。若以经济林木桉树为例(桉树速生，优质丰产，被世界各国公认为造林速生优良树种)。桉树的材积率一般为0.54m3／棵。因此，3万～4.5万立方米木材可以折合成6万～8万棵树木，即每年可少砍伐6万～8万棵桉树。

塑木制品按成型工艺分为塑木挤出型材、塑木注塑件、塑木模压件、塑木压塑件等四类。塑木挤出型材是用塑料挤出成型的工艺制成的塑木制品，这类制品目前占总产量80％以上，广泛应用于室外铺板、围栏、园林景观、物流设施等，根据型材的截面结构形状又可分为空心型材和实心型材两类。塑木注塑件是根据使用要求设计后用塑料注射成型的工艺制成的塑术制品，主要应用于与塑木型材配套的场合，如塑木围栏立柱的顶帽、座框、结构件等。塑术模压件是先将塑木材料制成片材，然后用塑料模压成型工艺加工成不同形状的薄壁制品，大量应用于汽车内饰件的衬垫和建筑装饰等场合。塑木压塑件是用塑料的压塑成型工艺制成的塑木制品，为提高制件的强度，还可在型腔的塑料中植入钢筋之类加强材料，制成窨井盖之类制品。

三、塑木——室外建材的重大革新

塑木复合材料及产品用于替代木材。可节省石油资源和木材资源，对农林废弃物的综合利用起到示范作用，将促进上游资源回收行业的发展，推动改性塑料行业的产业结构优化，带动下游建材、园林、铁路等行业的低成本化，实现室外建材一次重大革新，并对塑机、模具、助剂等行业带来新的经济增长点。近年来，国内塑木制造业进入高速发展时期，正处于赶超世界水平的阶段，市场前景十分广阔。

塑术制品在国外已有20余年历史，在我国也只有10来年时间，国内的认知度还不够，市场还未完全成熟，而国外市场相对成熟，客户需求量大，国内产品的80％销往国际市场，主要销往美国、英国、法国、西班牙等欧美国家。2008年下半年受金融危机影响，国外的订单暂停，给国内塑木生产企业带来了重大创伤。在拉动内需建设中，塑木市场进发出勃勃生机和活力。企业开发了各类塑木产品100多种。在黄山旅游度假区、深圳笔架山公园、广州江南世家楼盘、南京雨花台革命烈士陵园、南京玄武湖公园、南京中山陵景区、南京秦淮河改造工程等示范工程的基础上，将产品推广应用到全国各地。

在国家重点工程建设、园林建设和公共娱乐设施建设上取得了突破性进展。一是建设了一批在国内有较大影响的重点工程，如：北京故宫修复重建工程、上海世博会、汶川灾区重建工程、南京绿博园等。二是建设了多样化个性化的园林设施。如：南京莫愁湖公园、杭州达利公园、黄山戴震公园、南京古林公园、杭州众安国泰花园、南京瑞景文华、南京雨花台风景区、黄山国际旅游度假区等。三是为公共娱乐设施建设量身定做取得良好效果，如：昆山国际游艇俱乐部、海口美兰区改造项目等。

在上海世博会建设工程中，许多产品在试用过程中因出现质量问题而被淘汰，就连先于中国制造塑木的日本塑木产品也在严寒的冬天开裂。而南京聚锋新材料有限公司生产的塑木花箱、树池在日晒雨淋、每天浇水不止的情况下未发现褪色，塑术地板、流动厕所更是色彩如新，质量稳定，不仅在质量上胜于日本塑木产品，而且价格比日本产品便宜三分之一，在性价比上具有绝对优势。

在江苏省支援四川汶川灾区重建工程中，塑木产品成为江苏省首选环保型建筑材料，组织了120吨价值100多万元的环保型塑木产品发往绵竹灾区，为绵竹小学、大西街小学、南轩中学、一幼、四幼、城东小学、城南小学和抗震救灾医院等8个建设工程，铺设6公里长的护栏。

南京市政府组织的赴2009年台湾江苏周活动代表，专门参观了早年出口塑木地板和护栏建设的八里淡水左岸风景区，虽经过8年风吹日晒，该工程使用的塑木产品没有任何退色和损坏，依然给人一种崭新的感觉。受到客户的一致好评。

塑木复合材料是新材料领域的新学科和新产业，因其资源循环利用、节能减排和环保效应等方面特点，正作为战略性新兴产业，在国民经济和社会发展中发挥越来越大的作用。