專利名稱：：聚乙烯纖維-植物纖維復(fù)合材料的熱壓制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種植物纖維材料的制造方法。技術(shù)背景木材-塑料復(fù)合材料由于有效地利用了廢棄木材和塑料制造出高性能的環(huán)保材料而受到廣泛重視，目前的生產(chǎn)技術(shù)主要為擠出方式。其不足之處是植物纖維含量高時(shí)出料困難，通常采用纖維形態(tài)為40100目的細(xì)小纖維；板材幅面因?yàn)槭苣＞呦拗戚^窄；秸稈在擠出過(guò)程中容易熱解炭化，所以原材料主要以木材為主，不僅不利于環(huán)境；采用擠出工藝制得的復(fù)合材料的寬度通常在200mm左右?，F(xiàn)有聚乙烯-秸稈復(fù)合材料的預(yù)熱式熱壓制造方法采用粉末狀形態(tài)的塑料組分，但由于與植物纖維的堆積密度相差大，存在機(jī)械混料不均勻問(wèn)題，容易產(chǎn)生局部集中現(xiàn)象，造成部分植物纖維之間缺少聚乙烯粘接介質(zhì)，導(dǎo)致板材的抗彎強(qiáng)度僅為13.8717.495MPa，板材力學(xué)性能差的問(wèn)題，而且生產(chǎn)率偏低問(wèn)題，不利于機(jī)械化生產(chǎn)。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，植物纖維原料，如麥草、稻草、亞麻、棉桿等農(nóng)作物秸稈具有廣泛來(lái)源，其化學(xué)成分類似于木材，可以替代木材產(chǎn)品使用，緩解木材資源緊張的局面。然而大多數(shù)農(nóng)作物秸稈都被丟棄或焚燒，致使大量的植物纖維資源白白浪費(fèi)。同樣，廢棄木材和低質(zhì)木材經(jīng)過(guò)加工也可以制造出優(yōu)良的復(fù)合材產(chǎn)品，替代優(yōu)質(zhì)木材制品。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了解決擠出方式生產(chǎn)木材-塑料復(fù)合材料時(shí)只能采用細(xì)小纖維、板材幅面較窄、秸稈易熱解炭化，預(yù)熱式熱壓法制造的板材力學(xué)性能低、聚乙烯粉末與植物纖維碎料混合均勻性差和生產(chǎn)率低的問(wèn)題，提供了一種聚乙烯纖維-植物纖維復(fù)合材料的熱壓制造方法。本發(fā)明聚乙烯纖維-植物纖維復(fù)合材料的熱壓制造方法如下一、將占聚乙烯塑料顆粒質(zhì)量3%6%的馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯顆粒與聚乙烯塑料顆粒混合，在溫度為17018(TC的條件下加熱熔化，然后冷卻至室溫再鋸解為長(zhǎng)5mm25mm、寬2mm3.5mm、厚度0.2mm~1.5mm的聚乙烯塑料纖維；二、將步驟一得到的聚乙烯塑料纖維與細(xì)度為1040目的植物碎料混合，即得到混合料三、將步驟二得到的混合料鋪裝成板坯，然后將板坯放在兩塊金屬墊板之間，在壓力為13MPa、溫度為150160。C條件下預(yù)熱2030min;四、將經(jīng)過(guò)預(yù)熱處理的板坯置于壓力為46MPa、溫度為17019(TC的條件下保持815min，然后在36MPa的壓力條件下冷卻到7080°C，之后卸壓，即得到聚乙烯纖維-植物纖維復(fù)合材料；其中步驟二中植物碎料占混合料總重量的50%70%。本發(fā)明步驟二中所述的植物碎料是麥草、稻草、亞麻、棉桿、秸稈或廢棄木材碎料。本發(fā)明將塑料顆粒加工成纖維形狀后再與纖維混合，熱壓前對(duì)板坯進(jìn)行預(yù)熱，減少了熱壓時(shí)板材的升溫時(shí)間；并且由于塑料是纖維狀的，與植物纖維碎料混合均勻，粘接點(diǎn)增多；且熱壓時(shí)易于熔化和傳熱，從而減少了總的熱壓時(shí)間，避免了植物纖維碎料長(zhǎng)時(shí)間承受高溫造成的降解、顏色變深現(xiàn)象的發(fā)生。本發(fā)明添加馬來(lái)酸酐接枝作為偶聯(lián)劑，改善非極性的聚乙烯組分與極性植物纖維之間的界面結(jié)合能力；本發(fā)明將聚乙烯原料加工成纖維形態(tài)，使其堆積密度與植物纖維原料接近，二者能夠更均勻地混合在一起，以保證每個(gè)植物纖維單元都能與聚乙烯有所接觸，纖維間粘接介質(zhì)增多，板材物理力學(xué)性能提高，便于工業(yè)化推廣。本發(fā)明將板坯放在兩塊金屬墊板之間進(jìn)行對(duì)板坯預(yù)熱，有利于傳熱，與粉末聚乙烯-秸稈復(fù)合材料的預(yù)熱式熱壓制造方法相比預(yù)熱溫度從135145"C提高到150160°C，預(yù)熱時(shí)間從3545min減少到2030min,預(yù)熱時(shí)間縮短，冷卻溫度由原來(lái)的607(TC提高到7080°C，同樣具有提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、節(jié)省能源，并且增加了經(jīng)濟(jì)效益。與采用聚乙烯塑料粉末、不添加偶聯(lián)劑制造的材料相比，本發(fā)明用聚乙烯塑料纖維和偶聯(lián)劑制造的材料的彎曲強(qiáng)度高，彈性模量大，吸水膨脹率低，內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度強(qiáng)。采用本發(fā)明的方法制造出來(lái)的板材的抗彎強(qiáng)度為1525MPa，彈性模量為1.32.2GPa，內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度為0.31.5采用本發(fā)明方法生產(chǎn)出來(lái)的材料幅面可達(dá)2440mmX1220mm。本發(fā)明用廉價(jià)的麥草、稻草、亞麻、棉桿、秸稈或廢棄木材作為原材料，既充分利用了資源又節(jié)省了開支，適合大型工業(yè)生產(chǎn)。具體實(shí)施方式本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式，還包括各具體實(shí)施方式間的任意組合。具體實(shí)施方式一本實(shí)施方式中聚乙烯纖維-植物纖維復(fù)合材料的熱壓制造方法如下一、將占聚乙烯塑料顆粒質(zhì)量3%~6%的馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯顆粒與聚乙烯塑料顆?；旌?，在溫度為17018(TC的條件下加熱熔化，然后冷卻至室溫再鋸解為長(zhǎng)5mm~25mm、寬2mm~3.5mm、厚度0.2mm~1.5mm的聚乙烯塑料纖維；二、將步驟一得到的聚乙烯塑料纖維與細(xì)度為1040目的植物碎料混合，即得到混合料；三、將步驟二得到的混合料鋪裝成板坯，然后將板坯放在兩塊金屬墊板之間，在壓力為13MPa、溫度為150160°C條件下預(yù)熱2030min;四、將經(jīng)過(guò)預(yù)熱處理的板坯置于壓力為46MPa、溫度為17019(TC的條件下保持815min，然后在36MPa的壓力條件下冷卻到708(TC，之后卸壓，即得到聚乙烯纖維-植物纖維復(fù)合材料；其中步驟二中植物碎料占混合料總重量的50%70%。本實(shí)施方式中所用的金屬板為鐵板或鋼板。本實(shí)施方式中不同條件下制造的板材性能測(cè)試結(jié)果如表1:表l<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>粉末，無(wú)偶聯(lián)劑由表中數(shù)據(jù)可知，用聚乙烯塑料纖維和偶聯(lián)劑制造的材料的彎曲強(qiáng)度比采用聚乙烯塑料粉末不添加偶聯(lián)劑制造的材料的彎曲強(qiáng)度高，彈性模量大，吸水膨脹率低，內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度強(qiáng)。具體實(shí)施方式二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是步驟二中所述的植物碎料是麥草、稻草、亞麻、棉桿、秸稈或廢棄木材碎料。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是步驟二中植物碎料占混合料總重量的51%60%。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是步驟二中植物碎料占混合料總重量的61%69%。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是步驟二中植物碎料占混合料總重量的55%。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是步驟三中預(yù)熱溫度為151153°C。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是步驟三中預(yù)熱溫度為154159°C。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是步驟四中在17118(TC的條件下對(duì)經(jīng)預(yù)熱處理的板坯施壓。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式九:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是驟四中在181189'C的條件下對(duì)經(jīng)預(yù)熱處理的板坯施壓。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式十:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是步驟四中在176t的條件下對(duì)經(jīng)預(yù)熱處理的板坯施壓。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是驟四中將經(jīng)預(yù)熱處理的板坯冷卻到7175°C。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式十二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是步驟四中將經(jīng)預(yù)熱處理的板坯冷卻到7679°C。其它與具體實(shí)施方式一相同。權(quán)利要求1、聚乙烯纖維-植物纖維復(fù)合材料的熱壓制造方法，其特征在于聚乙烯纖維-植物纖維復(fù)合材料的熱壓制造方法如下一、將占聚乙烯塑料顆粒質(zhì)量3％～6％的馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯顆粒與聚乙烯塑料顆?；旌希跍囟葹?70～180℃的條件下加熱熔化，然后冷卻至室溫再鋸解為長(zhǎng)5mm～25mm、寬2mm～3.5mm、厚度0.2mm～1.5mm的聚乙烯塑料纖維；二、將步驟一得到的聚乙烯塑料纖維與細(xì)度為10～40目的植物碎料混合，即得到混合料；三、將步驟二得到的混合料鋪裝成板坯，然后將板坯放在兩塊金屬墊板之間，在壓力為1～3MPa、溫度為150～160℃條件下預(yù)熱20～30min；四、將經(jīng)過(guò)預(yù)熱處理的板坯置于壓力為4～6MPa、溫度為170～190℃的條件下保持8～15min，然后在3～6MPa的壓力條件下冷卻到70～80℃，之后卸壓，即得到聚乙烯纖維-植物纖維復(fù)合材料；其中步驟二中植物碎料占混合料總重量的50％～70％。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯纖維-植物纖維復(fù)合材料的熱壓制造方法，其特征在于步驟二中所述的植物碎料是麥草、稻草、亞麻、棉桿、秸稈或廢棄木材碎料。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯纖維-植物纖維復(fù)合材料的熱壓制造方法，其特征在于步驟二中植物碎料占混合料總重量的51%60%。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯纖維-植物纖維復(fù)合材料的熱壓制造方法，其特征在于步驟二中植物碎料占混合料總重量的61%69%。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯纖維-植物纖維復(fù)合材料的熱壓制造方法，其特征在于步驟三中預(yù)熱溫度為151153°C。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯纖維-植物纖維復(fù)合材料的熱壓制造方法，其特征在于步驟三中預(yù)熱溫度為154159°C。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯纖維-植物纖維復(fù)合材料的熱壓制造方法，其特征在于步驟四中在17118(TC的條件下對(duì)經(jīng)預(yù)熱處理的板坯施壓。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯纖維-植物纖維復(fù)合材料的熱壓制造方法，其特征在于步驟四中在181189'C的條件下對(duì)經(jīng)預(yù)熱處理的板坯施壓。9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯纖維-植物纖維復(fù)合材料的熱壓制造方法，其特征在于步驟四中將經(jīng)預(yù)熱處理的板坯冷卻到7175°C。10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯纖維-植物纖維復(fù)合材料的熱壓制造方法，其特征在于步驟四中將經(jīng)預(yù)熱處理的板坯冷卻到7679°C。全文摘要聚乙烯纖維-植物纖維復(fù)合材料的熱壓制造方法，它涉及一種植物纖維材料的制造方法。本發(fā)明解決了擠出方式生產(chǎn)木材-塑料復(fù)合材料時(shí)只能采用細(xì)小纖維、板材幅面較窄、秸稈易熱解炭化，預(yù)熱式熱壓法制造的板材力學(xué)性能低的問(wèn)題。本發(fā)明方法如下將聚乙烯塑料纖維與植物碎料混合得到混合料鋪裝成板坯，在壓力為1～3MPa、在溫度為150～160℃條件下對(duì)板坯預(yù)熱，保持20～30min；壓力為4～6MPa、溫度為170～190℃的條件下，保持板坯4～6MPa的壓力8～15min，最后在3～6MPa的壓力下冷卻到70～80℃，卸壓，即得。采用本發(fā)明的方法制造出來(lái)的板材的抗彎強(qiáng)度為20MPa。本發(fā)明采用纖維形態(tài)聚乙烯，植物纖維碎料混合均勻并且生產(chǎn)率高，避免了植物纖維碎料因?yàn)槌惺芨邷卦斐傻慕到?、顏色變深的現(xiàn)象。文檔編號(hào)B27N3/04GK101323130SQ20081006490公開日2008年12月17日申請(qǐng)日期2008年7月11日優(yōu)先權(quán)日2008年7月11日發(fā)明者卜凡華,瑩朱,王偉宏,王海剛申請(qǐng)人:東北林業(yè)大學(xué)