本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度木塑復(fù)合材料的制備方法，屬于木塑復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
木塑復(fù)合材料是國(guó)內(nèi)外近年蓬勃興起的一類新型復(fù)合材料，指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，代替通常的樹(shù)脂膠粘劑，與超過(guò)50%以上的木粉、稻殼、秸稈等廢植物纖維混合成新的木質(zhì)材料，再經(jīng)擠壓、模壓、注射成型等塑料加工工藝，生產(chǎn)出的板材或型材。主要用于建材、家具、物流包裝等行業(yè)。將塑料和木質(zhì)粉料按一定比例混合后經(jīng)熱擠壓成型的板材，稱之為擠壓木塑復(fù)合板材。該復(fù)合材料的強(qiáng)度低，抗沖擊能力弱，易產(chǎn)生空隙和裂紋。從材料的基體與功能體結(jié)合方式來(lái)說(shuō)，木塑復(fù)合材料主要分為三類：木質(zhì)材料-塑料復(fù)合材料。此類材料以木質(zhì)材料與功能體（聚合物單體）之間或在木質(zhì)材料內(nèi)部的功能體的化學(xué)合成反應(yīng)為主要特征；木纖維-塑料復(fù)合材料。即通常講的木塑復(fù)合材料，此類材料以木質(zhì)材料與高相對(duì)分子質(zhì)量的聚合物復(fù)合， 結(jié)合方式以兩種材料表面物理結(jié)合為主；木材-塑料合金復(fù)合材料。由于木纖維的流動(dòng)性差，導(dǎo)致填充物的分散不均勻，復(fù)合材料界面相容性差。木纖維與熱塑性塑料進(jìn)行復(fù)合時(shí)，由于木纖維含大量的羥基，表面具有強(qiáng)極性和吸水性，而聚合物的表面一般是非極性或極性很小，大多是疏水性的，因此木纖維與樹(shù)脂基體界面間不能形成很好的粘合，復(fù)合材料力學(xué)性能較低；同時(shí)，木纖維分子內(nèi)含氫鍵，加熱時(shí)會(huì)聚集在一起，使其在復(fù)合材料中分散不均，影響其性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)目前木塑復(fù)合材料強(qiáng)度低，抗沖擊能力弱，易產(chǎn)生空隙和裂紋的弊端，提供了一種取竹片干燥至恒重，粉碎過(guò)篩后，經(jīng)二次炭化制得炭化竹粉備用，再取硅烷偶聯(lián)劑KH-550等制得大分子偶聯(lián)劑，與去離子水、冰醋酸混合，加入乙酸乙烯共聚乳液稀釋液等制得浸潤(rùn)劑，浸泡玻璃纖維，取出干燥后，與備用炭化竹粉等混合，擠出造粒制得高強(qiáng)度木塑復(fù)合材料的方法。本發(fā)明制備步驟簡(jiǎn)單，所得材料強(qiáng)度高，充分利用炭化竹粉、浸潤(rùn)劑浸泡后玻璃纖維和樹(shù)脂制備木塑復(fù)合材料，針對(duì)性強(qiáng)，有效解決了抗沖擊能力弱，易產(chǎn)生空隙和裂紋問(wèn)題。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案是：
（1）稱取300～500g竹片，置于100～105℃干燥箱中干燥至恒重，加入粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)100目篩，將過(guò)篩后的竹粉平鋪在方盤中，并置于炭化窯中，以10℃/min速率程序升溫至100～105℃，保持溫度30～40min，繼續(xù)升溫至200～210℃，保持溫度3～4h，自然冷卻至室溫，取出竹粉，得炭化竹粉，備用；
（2）按摩爾比2:1:3，稱取烯丙基聚氧乙稀聚氧丙稀環(huán)氧基醚、硅烷偶聯(lián)劑KH-550和去離子水，加入反應(yīng)釜中，在80～85℃恒溫水浴下，以300～400r/min攪拌3～4h，靜置冷卻至室溫，加入混合液體積20%的丙酮，轉(zhuǎn)入離心機(jī)中離心分離，取上層溶液減壓蒸餾，得大分子偶聯(lián)劑；
（3）量取40～80mL去離子水，用冰醋酸調(diào)節(jié)pH值為5.0～6.0，在100～200r/min攪拌速度下，加入2～4g上述大分子偶聯(lián)劑，持續(xù)攪拌3～4h，得大分子偶聯(lián)劑水解液，再量取10～20mL固含量為40%乙酸乙烯共聚乳液，加入30～60mL去離子水中，以300～400r/min攪拌15～20min后，加入大分子偶聯(lián)劑水解液，用冰醋酸調(diào)節(jié)pH值為5.0～6.0，以300～400r/min攪拌30～40min，得浸潤(rùn)劑；
（4）稱取10～12g玻璃纖維，浸泡在上述浸潤(rùn)劑中10～15s，取出玻璃纖維，并置于60～70℃干燥箱中干燥2～3h，冷卻至室溫，將其與40～50g步驟（1）備用的炭化竹粉，100～120g聚氯乙烯樹(shù)脂，加入高速多功能粉碎機(jī)中混合均勻，將混合物料裝入轉(zhuǎn)矩流變儀中，在170～180℃下熔融共混，擠出造粒，得高強(qiáng)度木塑復(fù)合材料。
本發(fā)明制得的木塑復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度為22.5～26.9MPa，彎曲強(qiáng)度為35.6～37.8MPa，沖擊強(qiáng)度為5.5～6.5kJ·m-2，靜曲強(qiáng)度為23.6～28.6MPa，彎曲彈性模量1850～1920MPa，吸水厚度膨脹率0.5～0.6%。
本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：
（1）本發(fā)明制備步驟簡(jiǎn)單，所得材料強(qiáng)度高；
（2）充分利用炭化竹粉、浸潤(rùn)劑浸泡后玻璃纖維和樹(shù)脂制備木塑復(fù)合材料，針對(duì)性強(qiáng)，有效提高了抗沖擊能力，無(wú)空隙和裂紋產(chǎn)生。
具體實(shí)施方式
首先稱取300～500g竹片，置于100～105℃干燥箱中干燥至恒重，加入粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)100目篩，將過(guò)篩后的竹粉平鋪在方盤中，并置于炭化窯中，以10℃/min速率程序升溫至100～105℃，保持溫度30～40min，繼續(xù)升溫至200～210℃，保持溫度3～4h，自然冷卻至室溫，取出竹粉，得炭化竹粉，備用；然后按摩爾比2:1:3，稱取烯丙基聚氧乙稀聚氧丙稀環(huán)氧基醚、硅烷偶聯(lián)劑KH-550和去離子水，加入反應(yīng)釜中，在80～85℃恒溫水浴下，以300～400r/min攪拌3～4h，靜置冷卻至室溫，加入混合液體積20%的丙酮，轉(zhuǎn)入離心機(jī)中離心分離，取上層溶液減壓蒸餾，得大分子偶聯(lián)劑；量取40～80mL去離子水，用冰醋酸調(diào)節(jié)pH值為5.0～6.0，在100～200r/min攪拌速度下，加入2～4g上述大分子偶聯(lián)劑，持續(xù)攪拌3～4h，得大分子偶聯(lián)劑水解液，再量取10～20mL固含量為40%乙酸乙烯共聚乳液，加入30～60mL去離子水中，以300～400r/min攪拌15～20min后，加入大分子偶聯(lián)劑水解液，用冰醋酸調(diào)節(jié)pH值為5.0～6.0，以300～400r/min攪拌30～40min，得浸潤(rùn)劑；最后稱取10～12g玻璃纖維，浸泡在上述浸潤(rùn)劑中10～15s，取出玻璃纖維，并置于60～70℃干燥箱中干燥2～3h，冷卻至室溫，將其與40～50g備用的炭化竹粉，100～120g聚氯乙烯樹(shù)脂，加入高速多功能粉碎機(jī)中混合均勻，將混合物料裝入轉(zhuǎn)矩流變儀中，在170～180℃下熔融共混，擠出造粒，得高強(qiáng)度木塑復(fù)合材料。
實(shí)例1
首先稱取300g竹片，置于100℃干燥箱中干燥至恒重，加入粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)100目篩，將過(guò)篩后的竹粉平鋪在方盤中，并置于炭化窯中，以10℃/min速率程序升溫至100℃，保持溫度30min，繼續(xù)升溫至200℃，保持溫度3h，自然冷卻至室溫，取出竹粉，得炭化竹粉，備用；然后按摩爾比2:1:3，稱取烯丙基聚氧乙稀聚氧丙稀環(huán)氧基醚、硅烷偶聯(lián)劑KH-550和去離子水，加入反應(yīng)釜中，在80℃恒溫水浴下，以300r/min攪拌3h，靜置冷卻至室溫，加入混合液體積20%的丙酮，轉(zhuǎn)入離心機(jī)中離心分離，取上層溶液減壓蒸餾，得大分子偶聯(lián)劑；量取40mL去離子水，用冰醋酸調(diào)節(jié)pH值為5.0，在100r/min攪拌速度下，加入2g上述大分子偶聯(lián)劑，持續(xù)攪拌3h，得大分子偶聯(lián)劑水解液，再量取10mL固含量為40%乙酸乙烯共聚乳液，加入30mL去離子水中，以300r/min攪拌15min后，加入大分子偶聯(lián)劑水解液，用冰醋酸調(diào)節(jié)pH值為5.0，以300r/min攪拌30min，得浸潤(rùn)劑；最后稱取10g玻璃纖維，浸泡在上述浸潤(rùn)劑中10s，取出玻璃纖維，并置于60℃干燥箱中干燥2h，冷卻至室溫，將其與40g備用的炭化竹粉，100g聚氯乙烯樹(shù)脂，加入高速多功能粉碎機(jī)中混合均勻，將混合物料裝入轉(zhuǎn)矩流變儀中，在170℃下熔融共混，擠出造粒，得高強(qiáng)度木塑復(fù)合材料。
本發(fā)明制備步驟簡(jiǎn)單，所得材料強(qiáng)度高；充分利用炭化竹粉、浸潤(rùn)劑浸泡后玻璃纖維和樹(shù)脂制備木塑復(fù)合材料，針對(duì)性強(qiáng)，有效提高了抗沖擊能力，無(wú)空隙和裂紋產(chǎn)生；制得的木塑復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度為22.5MPa，彎曲強(qiáng)度為35.6MPa，沖擊強(qiáng)度為5.5kJ·m-2，靜曲強(qiáng)度為23.6MPa，彎曲彈性模量1850MPa，吸水厚度膨脹率0.5%。
實(shí)例2
首先稱取400g竹片，置于103℃干燥箱中干燥至恒重，加入粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)100目篩，將過(guò)篩后的竹粉平鋪在方盤中，并置于炭化窯中，以10℃/min速率程序升溫至103℃，保持溫度35min，繼續(xù)升溫至205℃，保持溫度4h，自然冷卻至室溫，取出竹粉，得炭化竹粉，備用；然后按摩爾比2:1:3，稱取烯丙基聚氧乙稀聚氧丙稀環(huán)氧基醚、硅烷偶聯(lián)劑KH-550和去離子水，加入反應(yīng)釜中，在83℃恒溫水浴下，以350r/min攪拌4h，靜置冷卻至室溫，加入混合液體積20%的丙酮，轉(zhuǎn)入離心機(jī)中離心分離，取上層溶液減壓蒸餾，得大分子偶聯(lián)劑；量取60mL去離子水，用冰醋酸調(diào)節(jié)pH值為5.5，在150r/min攪拌速度下，加入3g上述大分子偶聯(lián)劑，持續(xù)攪拌4h，得大分子偶聯(lián)劑水解液，再量取15mL固含量為40%乙酸乙烯共聚乳液，加入45mL去離子水中，以350r/min攪拌18min后，加入大分子偶聯(lián)劑水解液，用冰醋酸調(diào)節(jié)pH值為5.5，以350r/min攪拌35min，得浸潤(rùn)劑；最后稱取11g玻璃纖維，浸泡在上述浸潤(rùn)劑中13s，取出玻璃纖維，并置于65℃干燥箱中干燥3h，冷卻至室溫，將其與45g備用的炭化竹粉，110g聚氯乙烯樹(shù)脂，加入高速多功能粉碎機(jī)中混合均勻，將混合物料裝入轉(zhuǎn)矩流變儀中，在175℃下熔融共混，擠出造粒，得高強(qiáng)度木塑復(fù)合材料。
本發(fā)明制備步驟簡(jiǎn)單，所得材料強(qiáng)度高；充分利用炭化竹粉、浸潤(rùn)劑浸泡后玻璃纖維和樹(shù)脂制備木塑復(fù)合材料，針對(duì)性強(qiáng)，有效提高了抗沖擊能力，無(wú)空隙和裂紋產(chǎn)生；制得的木塑復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度為24.7MPa，彎曲強(qiáng)度為36.2MPa，沖擊強(qiáng)度為6.0kJ·m-2，靜曲強(qiáng)度為26.1MPa，彎曲彈性模量1885MPa，吸水厚度膨脹率0.5%。
實(shí)例3
首先稱取500g竹片，置于105℃干燥箱中干燥至恒重，加入粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)100目篩，將過(guò)篩后的竹粉平鋪在方盤中，并置于炭化窯中，以10℃/min速率程序升溫至105℃，保持溫度40min，繼續(xù)升溫至210℃，保持溫度4h，自然冷卻至室溫，取出竹粉，得炭化竹粉，備用；然后按摩爾比2:1:3，稱取烯丙基聚氧乙稀聚氧丙稀環(huán)氧基醚、硅烷偶聯(lián)劑KH-550和去離子水，加入反應(yīng)釜中，在85℃恒溫水浴下，以400r/min攪拌4h，靜置冷卻至室溫，加入混合液體積20%的丙酮，轉(zhuǎn)入離心機(jī)中離心分離，取上層溶液減壓蒸餾，得大分子偶聯(lián)劑；量取80mL去離子水，用冰醋酸調(diào)節(jié)pH值為6.0，在200r/min攪拌速度下，加入4g上述大分子偶聯(lián)劑，持續(xù)攪拌4h，得大分子偶聯(lián)劑水解液，再量取20mL固含量為40%乙酸乙烯共聚乳液，加入60mL去離子水中，以400r/min攪拌20min后，加入大分子偶聯(lián)劑水解液，用冰醋酸調(diào)節(jié)pH值為6.0，以400r/min攪拌40min，得浸潤(rùn)劑；最后稱取12g玻璃纖維，浸泡在上述浸潤(rùn)劑中15s，取出玻璃纖維，并置于70℃干燥箱中干燥3h，冷卻至室溫，將其與50g備用的炭化竹粉，120g聚氯乙烯樹(shù)脂，加入高速多功能粉碎機(jī)中混合均勻，將混合物料裝入轉(zhuǎn)矩流變儀中，在180℃下熔融共混，擠出造粒，得高強(qiáng)度木塑復(fù)合材料。
本發(fā)明制備步驟簡(jiǎn)單，所得材料強(qiáng)度高；充分利用炭化竹粉、浸潤(rùn)劑浸泡后玻璃纖維和樹(shù)脂制備木塑復(fù)合材料，針對(duì)性強(qiáng)，有效提高了抗沖擊能力，無(wú)空隙和裂紋產(chǎn)生；制得的木塑復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度為26.9MPa，彎曲強(qiáng)度為37.8MPa，沖擊強(qiáng)度為6.5kJ·m-2，靜曲強(qiáng)度為28.6MPa，彎曲彈性模量1920MPa，吸水厚度膨脹率0.6%。