清华科技福建项目中心重点推广成果

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清华科技福建项目中心重点推广成果

(一)、废旧塑料和木粉生产木塑复合材料

1成果简介

随着石油化工、塑料工业的飞速发展，工业塑料垃圾、民用塑料废弃物的大量产生。这些废弃物在严重威胁着人们的生活环境，俗称的白污染也在严重威胁着河流和海洋。林业和农村的纤维类的废弃物也在大量产生，如锯末、树枝、稻草、稻糠、玉米杆、竹子等，大多数被抛弃或焚烧，也构成环境污染的因素。另一方面，随着生活水平的改善，我国木材需求量剧增。2003年中国的木材需求量达12290万立方米，国内林业远远不能满足。以塑代木，特别是以废塑料和废植物为原料，制备替代木材的木塑复合材料是解决环保和木材紧张的重要的途径。我们在废旧塑料和植物类物料微细粉碎和表面改性处理成果的基础上，实现了高木粉填充量木塑复合材料的生产，达到了环境保护和变废为宝的双重目的。

什么是木塑（或塑木）复合材料：

木塑复合材料是将废旧塑料和废旧木材，包括锯末、木材枝杈、糠壳、稻壳、农作物秸秆、花生壳等以一定的比例，添加特殊的加工助剂，经高温高压处理后制成结构型材，属于基础工业原料。它可以直接挤出制品或将型材再装配成最终产品如托盘或包装箱。从总体上看，这种新型木塑复合材料具有5大特点：机械性能好，98%的原料为废旧材料，且价值便宜，可制成各种截面形状尺寸的制品，而且使用维修简单，可锯、可刨、可钉；产品可100％的回收再利用；产品不怕虫蛀、不长真菌、抗强酸强碱、不吸水分、不易变形等。因此研制和尽快生产这种新型的绿色环保材料具有及其现实和深远的意义。

该技术已经在张家港等地建成工业化生产线，生产公园景观、庭院装饰、道路护栏等各类木塑材料。制成品的物理机械性能与木制品相媲美，具有良好的木质感，并有许多木材材料所没有的特性，克服了木质材料吸水率高，易形变开裂，易被虫蛀霉变的缺点。由于生产原料中废弃资源的利用比例高达95％以上，因此本项目可大大提高废弃资源的综合利用率。大大降低因废弃资源处理不当给环境造成的严重损害、对国家的环镜综合整治工程具有十分明显的促进作用。2、成果鉴定情况

鉴定编号:鉴字[教SW2005]第081号

鉴定日期：2005年12月15日

鉴定内容：《木粉表面包覆改性与塑木复合技术》是由清华大学、江苏联冠科技发展有限公司、山东滨州华晨新型建材有限公司自2002年初合作完成的项目。于2005年12月15日在清华大学通过教育部组织的技术鉴定。

塑木复合材料是指利用废弃木质纤维资源和废弃塑料资源，经混炼加工制成的新型环境友好材料。该材料的特性集木材和塑料的优点于一体，在工业包装、户外景观美化、化工海洋防腐等领域替代木材、钢材和树脂，有着独特和广泛的用途。该技术的研究开发对废弃资源材料化利用、带动农副产品深加工以及为工业和生活提供价廉物美的新材料具有重要意义，该技术也必将成为整个循环经济中的一个重要环节。

目前，现有的塑木复合材料制备技术主要存在以下问题：(1)熔融挤出体系粘度大、工艺差、能耗高，难以形成光滑的表面；（2）现有塑木复合材料的力学性能、耐热、耐候性等尚待提高；(3)常用塑料共混设备难以满足高质量塑木产品的要求。

针对上述这些问题清华大学与企业组成联合攻关队伍，进行了深入、系统的研究，研制成功系列塑木复合材料生产设备和木粉的包覆挤出技术。

该技术的主要特点是：采用滑石粉包覆木粉，再与废旧塑料一起通过专用的塑木加工设备加工成塑木复合材料。

(1)在纤维表面包覆超细滑石粉可以减少复合材料挤出成型过程的内阻力，达到改善加工工艺、提高材料性能的效果。

(2)由于添加了滑石粉，降低了粘度和能耗，提高了材料的力学和耐侯、耐热性能。

(3)以计算机辅助塑料模具分析软件设计的复合材料型材挤出专用模具，在成型过程中可有效提高产品的机械性能、尺寸精度及生产效率。

(4)该系列设备设计合理，结构紧凑，操作简单，生产过程采用全电脑控制，自动化程度高、无污染、噪音低、单机产量高，挤出速度达到同类产品的国际先进水平。该滑石包覆木粉技术属于原创性发明，该加工系统在国内外同类技术中处于先进水平。

目前已有4家企业采用了该技术，通过技术的不断完善，必将具有广泛的应用对象和广阔的市场前景。

主要技术指标

力学性能

弯曲弹性模量

弯曲断裂强度

断裂伸长率

压缩弹性模量

压缩强度

无缺口冲击强度

线性热膨胀系数

来源：教育部科技发展中心发布时间：2006年1月4日

3、相关材料：包装托盘等制品生产工艺及设备

(1)、工艺流程：

(2)、生产设备：生产木塑托盘等包装或建材整个生产线设备组成：

①废旧塑料破碎机②废旧塑料粉碎机③木粉粉碎机④高速混合处理机⑤锥形双螺杆挤出机排气造粒机⑥挤出结构异型材生产线，包括：A：适合高填充，高粘度挤出锥形双螺杆挤出机：65×132B：三套异型材模具及冷却定型装置；C：冷却定型台；D：牵引机；E：裁断机；F：翻转架

(3)、托盘规格：将制备好的木塑复合材料加入到单螺杆挤出机中进行异型材挤出，冷却定型，得到的异型材制品进行定长切割，将三种不同的型材（面板，底板及纵梁）通过螺钉组合成各种规格的托盘制品和各种尺寸的包装箱。

(4)、木塑复合材料性能

表1复合材料的物理性能

表2复合材料的机械性能

表31.0×1.2米木塑托盘性能

(5)、木塑复合材料的应用前景

我国是一个木材资源贫乏的国家，森林覆盖率12.7％，人均森林蓄积量10立方米，人均木材消耗水平不足0.05立方米/年，分别低于世界平均值22％，每年要进口木材500－1000万立方米；我国钢产量也不高，人均仅为美日等国的几分之一，缺口比较大。因此迫切需要以塑代钢，创造“第二森林”，将成为一个长期的技术政策。

据美国专家市场公司预测，木塑复合材料制品在北美的市场最终容量就可达1000万吨/年。目前木塑复合材料制品年增长率已高达60％。在我国，若能将每年回收的近200万吨的各种废旧塑料全部用于生产各种木塑制品，产量可达500－700万吨，工艺产值近300亿元。按照中国市场与北美市场规模相当且比北美更缺乏木材的前提，预计木塑材料将在中国以年增长率50％以上速度发展，最终将形成年产1000多万吨的一个庞大的新型工业体系。

生产木塑制品，原料充足，制品技术性能可靠，价格低廉，只要各行各业大力协作，加快木塑制品的研究、推广，制品的应用范围是相当广泛的，见下表所示：

木塑制品的应用