为了充分利用木质纤维可再生、碳中性、低成本和来源丰富的优势，通过提高木质纤维含量可达到降低WPCs生产成本的目的，从而提高其在市场上的竞争力以及环境友好性。市售挤出成型的WPCs中填充量可高达70wt.%，然而此类WPCs中依然含有高达30wt.%的热塑性聚合物，不可避免会带来刚性较弱、易蠕变和热膨胀系数大等问题，严重制约了WPCs在尺寸稳定性要求较高的领域中应用，尤其WPCs作为户外铺板、墙板等建筑材料使用时，受长期载荷的影响发生蠕变及受温度变化发生热胀冷缩现象，这都严重影响了WPCs的在长期使用过程中的耐久性。在现有基础上，继续提高木质纤维含量，则是一条有效的解决策略，高含量的木质纤维不仅增强了消费者的视觉和触觉感受，而且带来了木材吸湿解析等特性，对进一步拓宽木塑复合材料的应用具有重要意义。

WPCs的临界木粉含量则取决于加工方式，注塑成型要求WPCs熔体具有高流动性，并且与挤出成型和热压成型相比需要更高的温度与压力，因而其木质纤维含量往往不超过60wt.%，热压成型时不需要高流动性，文献报道可实现超过84wt.%填充量的WPCs制备(利用各类热固性胶黏剂制备的人造板不在讨论之列)，然而热压过程中没有单向流动，木质纤维与聚合物基体表现出随机取向，较差的混合塑化过程不可避免地导致均匀性较差和缺陷较多等问题，因而往往伴随着较弱的力学性能和长期耐久性，并且其生产更是难以实现连续化。挤出成型则是目前WPCs产业最常用的加工方式，与其他方法相比，挤出成型生产效率高、可连续化生产、混炼均匀、塑化效果好，此外木质纤维沿挤出方向具有一定的取向，在挤出方向可获得更好的增强效果。然而进一步提高挤出成型WPCs的木质纤维含量十分困难，这主要受限于高木质纤维填充体系下的WPCs熔体粘度过高，使得WPCs熔体在挤出加工过程中出现不稳定流动甚至熔体破裂现象，并且有限的聚合物基体难以完全包覆木质纤维，现有的常用工艺和设备较难连续且稳定地制备高填充WPCs此外，对高填充WPCs熔体的类固体流变行为认识十分有限，缺乏系统的流变理论，这也是限制高填充WPCs发展的重要原因之一。然而木质纤维之间有通过离子键、氢键、范德华力以及物理缠结等相互作用结合在一起形成稳定结构的潜力，因此，选择合适的聚合物基体和添加剂并控制加工工艺，理论上可以进一步提高WPCs的填充量。

在改进配方工艺和成型模具等基础上，采用挤出成型的方式成功制备了填充量为75-90wt.%的超高填充聚丙烯基木塑复合材料(UH-WPCs)，其5wt.%为滑石粉，木质纤维分别选取了最具代表性的速生杨木和毛竹为原料。在实现UH-WPCs制备的基础上，基于木质纤维相比热塑性聚合物更低的温度敏感性，科研人员研究了填充量和两种木质纤维对UH-WPCs在不同使用温度下的力学、蠕变及热膨胀性能的影响，此外基于UH-WPCs中高木质纤维含量对湿度和温度的敏感性差异，研究了温度、湿度和水分对其尺寸稳定性及各向异性的影响。

结论是： (1)随着木质纤维填充量的增加，超高填充木塑复合材料(UH-WPCs)的线性热膨胀系数(LCTE)明显降低，蠕变应变呈先下降后上升的趋势，拉伸模量、弯曲模量随填充量增加呈先上升后下降的趋势，而拉伸强度、弯曲强度和冲击强度则是逐渐降低；(2)UH-WPCs力学性能和蠕变表现出强烈的温度依赖性，升高温度力学强度和模量明显降低，冲击韧性提高，蠕变应变明显增大； (3)温度、湿度和含水率变化均会导致UH-WPCs尺寸变化，且呈现明显的各向异性，其中湿度对UH-WPCs尺寸变化的影响远大于温度。

更多资讯