專利名稱：熱可塑性木粉的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱可塑性木粉制造方法的技術(shù)領(lǐng)域。
另一方面，用木粉增強塑料得到木塑混合物已經(jīng)得到一些應(yīng)用，但是傳統(tǒng)的制造方法由于僅僅是將木粉混合在融化的塑料聚合物中，沒有考慮到木粉表面分子基團與高分子鏈功能基團進行化學(xué)反應(yīng)，所以其改性普遍地是一種物理改性，木粉顆粒的表面分子沒有與高分子鏈形成比較多的共價鍵，所以它們之間的接合力比較弱，造成成型的木塑混合物力學(xué)性能比較差，特別是木粉組分高含量的情況下，其力學(xué)性能更是急速下降，滿足不了人們使用要求，而很多使用場合人們要求木塑制品更具有木制材料性能或符合環(huán)保要求，如家具、門窗、餐盒，要求復(fù)合材料中含高組分的木粉，所以形成了一對矛盾，需要人們?nèi)タ朔?。因此傳統(tǒng)的木塑混合物制造方法，其主要目的是利用廉價的木粉木屑來填充塑料，降低成本，同時能增加塑料混合物的一些強度，但是不能大量利用木粉、木屑、刨花等廢料作為主要成分來生產(chǎn)木質(zhì)材料的制造方法，達到變廢為寶的目的，難以對傳統(tǒng)的木工工藝進行革命性改革。
本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是這樣的一種可塑性木粉的制造方法，其特征在于所述的步驟為1)適宜接枝的高分子塑料與能與OH-基反應(yīng)的功能單體進行化學(xué)接枝反應(yīng)得到改性塑料；2)木質(zhì)材料進行粉碎和干燥得到顆粒尺寸在2厘米范圍內(nèi)的木質(zhì)細料；3)木質(zhì)細料60-95％與5-40％改性塑料在粉碎機中進行粉碎復(fù)合，溫度在20-200度范圍、時間為0.1-1小時、百分比為質(zhì)量百分比；4)反應(yīng)完成后冷卻粉碎得到成品。
上述的高分子塑料可以采用聚乙烯、聚丙烯、乙烯與丙烯的共聚物、聚苯乙烯、或ABS等。
上述的功能單體采用馬來酸酐或甲基丙烯酸縮水甘油脂等。
上述的化學(xué)接枝反應(yīng)在擠出機中進行的，溫度在100-250度，轉(zhuǎn)速10-200轉(zhuǎn)/分，時間在1-10分鐘。
上述的木質(zhì)材料采用雜木、廢木、木屑、刨花、竹塊、草葉、樹枝、秸桿或廢紙等。
上述的粉碎機采用旋轉(zhuǎn)式葉片粉碎機，轉(zhuǎn)速在100-3000轉(zhuǎn)/分，或者球磨粉碎機，轉(zhuǎn)速10-400轉(zhuǎn)/分。
上述的木質(zhì)細料與改性塑料優(yōu)選配比為70-95％與5-30％，使木塑共混物即能有很好的力學(xué)性能，又能有好木質(zhì)感。
上述的木質(zhì)細料與改性塑料最佳配比為80-95％與5-20％，使木塑共混物即能有很好的力學(xué)性能，又能有好木質(zhì)感，基本上能接近天然的木質(zhì)感。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于由于在聚合物高分子鏈上接枝上功能基團，利用這些功能基因與木粉顆粒高速粉碎過程中，新切割面上形成活性基團，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成共價鍵，大大提高高分子鏈纏繞和包覆木粉顆粒，在木粉顆粒表面上形成一層共價結(jié)合的塑性高分子。這些共價結(jié)合的塑性高分子鏈大大增強了木枌的熱可塑性。使這種木枌含量象塑料一成形加工，就是在木粉高含量的情況下，木塑共混物也能保持良好的力學(xué)性能，避免木塑共混物由于木粉高含量的添入造成其力學(xué)性能急劇下降，同時使木塑共混物更具有木質(zhì)性能，只要在天然的植物性材料中，添加少量的高分子就可以形成高性能的熱可塑木粉，適合制作家具、門窗、餐盒等產(chǎn)品，變廢為寶，此外，可使用廢塑料降低白色污染，達到綠色和環(huán)保的效果。并且對傳統(tǒng)的木工加工進行重大變革，能充分利用木質(zhì)廢料如雜木、廢木、木屑、刨花、竹塊、草葉、樹枝、秸桿、廢紙等實現(xiàn)資源再生，可以連續(xù)大規(guī)模地生產(chǎn)制作家具、門窗等木制品，并且加工方法快捷靈活，可以加工復(fù)雜形狀，拓寬了木質(zhì)材料的應(yīng)用范圍，生產(chǎn)如家具書桌、書架、托盤等，薄板、厚板來代替膠合板和纖維板、木屑板、木地板等，梁、柱、門框、窗框等建筑用料，家用電器、汽車裝飾用外殼等等，其材料質(zhì)地能基本上接近天然木材，木質(zhì)感、硬度高，同時具有防水、表面光潔特點，所以制成的產(chǎn)品性能優(yōu)越。而熱可塑木粉生產(chǎn)過程很簡單，只要在粉碎機中高速粉碎混合，不需要特殊復(fù)雜的專用機器和增添化學(xué)助劑，在粉碎機中使木粉顆粒形成活性表面，馬上與鄰近的高分子鏈上的基團反應(yīng)，并充分混煉，一步完成，工藝步驟少，生產(chǎn)成本，容易實施和產(chǎn)業(yè)化。
實施例1，如流程圖2所示意1、將聚乙烯與馬來酸酐進行化學(xué)接枝反應(yīng)，接枝上去的功能單體含量為5％質(zhì)量百分比，溫度控制180度，用擠出機進行拉條造粒，轉(zhuǎn)速控制在100轉(zhuǎn)/分，時間為5分鐘，在擠出過程中可以添加有機過氧化物如BPO、DCP、或DTBP等做自由基引發(fā)劑，最后得到改性塑料；2、將木質(zhì)材料如雜木粉碎，控制木粉顆粒小于2厘米，進行干燥，使水分含量小于5％，得到木質(zhì)細料；3、將木質(zhì)細料與改性塑料按照70％∶30％比例裝在旋轉(zhuǎn)式葉片粉碎機進行粉碎混合，采用電加熱或粉碎自身發(fā)熱方法控制溫度在130度，轉(zhuǎn)速控制在1000轉(zhuǎn)/分，復(fù)合時間半小時；4、然后冷卻粉碎得到需要的成品。
將上述所得塑性木粉5克用二甲基苯在125度溫度下進行萃取試驗，時間是24小時，提取后的塑性木粉為4.3克，損失的重量為0.7克，說明相當(dāng)部分的聚乙烯沒有被萃取，如果單純木粉與接枝聚乙烯的共混物5克(木粉∶接枝聚乙烯比例為0.7∶0.3)在相同的條件下提取，提取后的混合物重量為3.3克，重量損失為1.7克，說明1.5克接枝聚乙烯能完全被萃取，剩余0.2克可能是木粉中的木質(zhì)素等低分子物也有相當(dāng)部分被提取造成，以上說明熱可塑性木粉有相當(dāng)部分的聚乙烯是通過共價鍵結(jié)合束縛在木粉顆粒上，而被萃取的聚乙烯是通過物理纏繞在木粉表面上的聚乙烯。
因此熱可塑性木粉的化學(xué)反應(yīng)機理為，如

圖1，在接枝反應(yīng)中，首先將馬來酸酐接枝在聚乙烯的高分子鏈上，形成改性塑料的分子鏈，木粉顆粒在沖擊型粉碎機中粉碎，其顆粒表面尤其在剛切割形成的表面帶有許多由于分子斷裂形成的自由氫氧基，形成活性木粉，在復(fù)合中，木粉顆粒表面的自由氫氧基與聚乙烯高分子鏈上的功能基團發(fā)生酯化反應(yīng)，形成共價鍵，大大提高聚合物高分子鏈與木粉顆粒的親合力，得到力學(xué)性能良好的熱可塑性木粉顆粒。
本發(fā)明的熱可塑性木粉與采用傳統(tǒng)共混方法的組合物對比的熱力學(xué)和機械性能見下列表 可見采用本發(fā)明方法制造出來的塑性木粉具有更好的力學(xué)性能，尤其是拉伸率和沖擊強度要高得多。
根據(jù)JIS-K7210標(biāo)準，190度下測定，隨木粉含量與塑料種類不同，其流動指數(shù)在0.005-3g/10min范圍。
產(chǎn)品用途可以用于通用木塑、紙塑、草塑等中間復(fù)合專用料、門窗專用料、竹塑等家用電器、再生復(fù)合料、建筑摸板、家具、薄板、厚板等方面，具有價格低、木質(zhì)好、綠色環(huán)保等優(yōu)點。
實施例2將木質(zhì)細料與改性塑料按照80％∶20％比例裝在旋轉(zhuǎn)式葉片粉碎機進行粉碎混合，其它如實施例1。
實施例3將木質(zhì)細料與改性塑料按照60％∶40％比例裝在旋轉(zhuǎn)式葉片粉碎機進行粉碎混合，其它如實施例1。
實施例4將木質(zhì)細料與改性塑料按照90％∶10％比例裝在旋轉(zhuǎn)式葉片粉碎機進行粉碎混合，其它如實施例1。
實施例5將木質(zhì)細料與改性塑料按照95％∶5％比例裝在旋轉(zhuǎn)式葉片粉碎機進行粉碎混合，其它如實施例1。
實施例6
將木質(zhì)細料與改性塑料按照50％∶50％比例裝在旋轉(zhuǎn)式葉片粉碎機進行粉碎混合，功能單體采用甲基丙烯酸縮水甘油脂，聚合物采用聚丙烯，其它如實施例1。
實施例7將木質(zhì)細料與改性塑料按照40％∶60％比例裝在旋轉(zhuǎn)式葉片粉碎機進行粉碎混合，功能單體采用甲基丙烯酸縮水甘油脂，聚合物采用聚苯乙烯，其它如實施例1。
實施例8將木質(zhì)細料與改性塑料按照40％∶60％比例裝在旋轉(zhuǎn)式葉片粉碎機進行粉碎混合，功能單體采用甲基丙烯酸縮水甘油脂，聚合物采用ABS，其它如實施例1。
實施例9粉碎復(fù)合溫度在200度，時間半小時，粉碎機采用球磨粉碎機，轉(zhuǎn)速在200轉(zhuǎn)/分，其它如實施例1。
實施例10粉碎復(fù)合溫度在20度，時間1小時，粉碎機采用球磨粉碎機，轉(zhuǎn)速在400轉(zhuǎn)/分，其它如實施例1。
實施例11粉碎復(fù)合溫度在200度，時間0.3小時，粉碎機采用球磨粉碎機，轉(zhuǎn)速在200轉(zhuǎn)/分，其它如實施例1。
實施例12粉碎復(fù)合溫度在120度，時間1小時，粉碎機采用球磨粉碎機，轉(zhuǎn)速在10轉(zhuǎn)/分，其它如實施例1。
實施例13粉碎復(fù)合溫度在150度，時間1小時，粉碎機采用球磨粉碎機，轉(zhuǎn)速在30轉(zhuǎn)/分，其它如實施例1。
實施例14粉碎復(fù)合溫度在90度，時間1小時，粉碎機采用球磨粉碎機，轉(zhuǎn)速在60轉(zhuǎn)/分，其它如實施例1。
實施例15粉碎復(fù)合溫度在110度，時間半小時，粉碎機采用旋轉(zhuǎn)式葉片粉碎機，轉(zhuǎn)速在1200轉(zhuǎn)/分，其它如實施例1。
實施例16粉碎復(fù)合溫度在80度，時間0.1小時，粉碎機采用旋轉(zhuǎn)式葉片粉碎機，轉(zhuǎn)速在2000轉(zhuǎn)/分，其它如實施例1。
實施例17粉碎復(fù)合溫度在20度，時間0.6小時，粉碎機采用旋轉(zhuǎn)式葉片粉碎機，轉(zhuǎn)速在3000轉(zhuǎn)/分，其它如實施例1。
實施例18粉碎復(fù)合溫度在180度，時間1小時，粉碎機采用旋轉(zhuǎn)式葉片粉碎機，轉(zhuǎn)速在100轉(zhuǎn)/分，其它如實施例1。
實施例19粉碎復(fù)合溫度在200度，時間半小時，粉碎機采用旋轉(zhuǎn)式葉片粉碎機，轉(zhuǎn)速在1000轉(zhuǎn)/分，其它如實施例1。
實施例20接枝反應(yīng)在250度，轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)/分，擠出時間1分鐘，接枝量為5％，其它如實施例1。
實施例21接枝反應(yīng)在150度，轉(zhuǎn)速100轉(zhuǎn)/分，擠出時間5分鐘，接枝量為10％，其它如實施例1。
實施例22接枝反應(yīng)在200度，轉(zhuǎn)速10轉(zhuǎn)/分，擠出時間10分鐘，接枝量為1％，其它如實施例1。
實施例23接枝反應(yīng)在100度，轉(zhuǎn)速100轉(zhuǎn)/分，擠出時間5分鐘，接枝量為0.5％，其它如實施例1。
權(quán)利要求
1.一種熱可塑性木粉的制造方法，其特征在于所述的步驟為1)適宜接枝的高分子塑料與能與OH-基反應(yīng)的功能單體進行化學(xué)接枝反應(yīng)得到改性塑料；2)木質(zhì)材料進行粉碎和干燥得到顆粒尺寸在2厘米范圍內(nèi)的木質(zhì)細料；3)木質(zhì)細料60-95％與5-40％改性塑料在粉碎機中進行粉碎復(fù)合，溫度在20-200度范圍、時間為0.1-1小時、百分比為質(zhì)量百分比；4)反應(yīng)完成后冷卻粉碎得到成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于所述的高分子塑料采用聚乙烯、聚丙烯、乙烯與丙烯的共聚物、聚苯乙烯或ABS工程塑料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于所述的功能單體采用馬來酸酐、甲基丙烯酸縮水甘油脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于所述的化學(xué)接枝反應(yīng)在擠出機中進行的，溫度在100-250度，轉(zhuǎn)速10-200轉(zhuǎn)/分，時間在1-10分鐘，接枝量0.5-10％質(zhì)量百分比。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于所述的木質(zhì)材料采用雜木、廢木、木屑、刨花、竹塊、草葉、樹枝、秸桿或廢紙。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于所述的粉碎機采用旋轉(zhuǎn)式葉片粉碎機，轉(zhuǎn)速在100-3000轉(zhuǎn)/分，或者球磨粉碎機，轉(zhuǎn)速10-400轉(zhuǎn)/分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于所述的木質(zhì)細料與改性塑料優(yōu)選配比為70-95％與5-30％質(zhì)量百分比。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于所述的木質(zhì)細料與改性塑料最佳配比為80-95％與5-20％質(zhì)量百分比。
全文摘要
本發(fā)明涉及熱可塑性木粉制造方法的技術(shù)領(lǐng)域。其為提高其力學(xué)性能指標(biāo)而開發(fā)的。其特征在于步驟為1)適宜接枝的高分子塑料與能與OH
文檔編號C08J3/24GK1397596SQ0213633
公開日2003年2月19日 申請日期2002年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月31日
發(fā)明者張發(fā)饒 申請人:張發(fā)饒