EXPLORING WOOD POLYMER COMPOSITES: A SYSTEMATIC VISUAL REVIEW OF COMPOSITION, PRODUCTION, AND PROPERTIES

Abstract

This systematic review investigates recent advances in wood polymer composites (WPCs), focusing on their composition, processing methods, and physical-mechanical performance for potential structural and sustainable construction applications. Using the adapted Systematic Search Flow methodology, the study analyzed the composition, manufacturing strategies, and physical-mechanical performance of 283 distinct WPC formulations reported in 134 research articles. Extrusion, whether applied independently or in combination with other techniques, emerged as the dominant process for thermoplastic-based WPCs, enabling continuous production and high throughput. Polypropylene (PP) and high-density polyethylene (HDPE) were the most common matrices, typically reinforced with lignocellulosic fillers that enhance stiffness and strength, although often at the cost of increased water absorption, a drawback effectively mitigated by compatibilizing agents. Statistical analyses of tensile, flexural, and water absorption data, presented through detailed graphical representations, serve as a key strength of this work, functioning as powerful visual tools to highlight trends, compare formulations, and facilitate the interpretation of results. The review underscores the versatility of WPCs in addressing environmental challenges such as plastic waste and deforestation, while also highlighting critical gaps in long-term durability, the effects of recycling cycles, and the harmonization of performance benchmarks in international standards. The study concludes that WPCs, when optimally formulated and processed, offer high potential for applications such as decking, facade panels, and modular structural elements, and that aligning future developments with sustainability principles and global standardization will be key to expanding their adoption in engineering and construction sectors.

Esta revisão sistemática apresenta os avanços recentes em compósitos madeira-polímero (Wood Polymer Composites - WPCs), com ênfase em sua composição, métodos de processamento e desempenho físico-mecânico, visando aplicações estruturais e sustentáveis na construção civil. A partir da metodologia Systematic Search Flow adaptada, foram analisadas 283 formulações distintas de WPCs descritas em 134 artigos científicos. A extrusão, utilizada de forma isolada ou combinada com outras técnicas, destacou-se como o principal processo de produção para compósitos termoplásticos, viabilizando manufatura contínua e em larga escala. Entre as matrizes mais empregadas, o polipropileno (PP) e o polietileno de alta densidade (PEAD) foram predominantes, geralmente reforçados com cargas lignocelulósicas, que aumentam rigidez e resistência, ainda que elevem a absorção de água, aspecto frequentemente minimizado pelo uso de agentes compatibilizantes. A análise estatística de dados de tração, flexão e absorção de água, organizada em representações gráficas detalhadas, constitui um dos pontos fortes desta revisão, funcionando como ferramenta visual eficaz para destacar tendências, comparar formulações e interpretar resultados. Os achados evidenciam a versatilidade dos WPCs no enfrentamento de desafios ambientais, como o acúmulo de resíduos plásticos e o desmatamento. Contudo, permanecem lacunas relacionadas à durabilidade em longo prazo, aos efeitos de múltiplos ciclos de reciclagem e à necessidade de harmonização de critérios de desempenho em normas internacionais. Conclui-se que, quando formulados e processados de maneira otimizada, os WPCs apresentam elevado potencial para aplicações como decks, painéis de fachada e elementos estruturais modulares. O alinhamento dos futuros desenvolvimentos aos princípios da sustentabilidade e à padronização global será determinante para ampliar sua adoção nos setores de engenharia e construção.

Esta revisión sistemática examina los avances recientes en los compuestos de madera y polímero (Wood Polymer Composites - WPCs), con énfasis en su composición, métodos de procesamiento y desempeño físico-mecánico para posibles aplicaciones estructurales y de construcción sostenible. Mediante la metodología adaptada Systematic Search Flow, el estudio analizó la composición, las estrategias de fabricación y el desempeño físico-mecánico de 283 formulaciones distintas de WPC reportadas en 134 artículos de investigación. La extrusión, empleada de forma independiente o en combinación con otras técnicas, se consolidó como el proceso predominante para los WPC basados en termoplásticos, al permitir producción continua y alta eficiencia. El polipropileno (PP) y el polietileno de alta densidad (PEAD) fueron las matrices más utilizadas, comúnmente reforzadas con cargas lignocelulósicas que mejoran la rigidez y la resistencia, aunque con el inconveniente de un incremento en la absorción de agua, limitación que puede mitigarse de manera efectiva mediante agentes compatibilizantes. Los análisis estadísticos de datos de tracción, flexión y absorción de agua, presentados a través de representaciones gráficas detalladas, constituyen una de las principales fortalezas de este trabajo, al servir como herramientas visuales para destacar tendencias, comparar formulaciones y facilitar la interpretación de resultados. La revisión resalta la versatilidad de los WPC para afrontar desafíos ambientales como los residuos plásticos y la deforestación, al tiempo que señala vacíos críticos relacionados con la durabilidad a largo plazo, los efectos de los ciclos de reciclaje y la armonización de los parámetros de desempeño en normas internacionales. Se concluye que los WPC, cuando son formulados y procesados de manera óptima, poseen un alto potencial para aplicaciones como tarimas, paneles de fachada y elementos estructurales modulares; y que la alineación de futuros desarrollos con los principios de sostenibilidad y la estandarización global será clave para ampliar su adopción en los sectores de la ingeniería y la construcción.