包覆有改性納米粒子木粉的木塑材料的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種木粉的木塑材料的制備方法，尤其是一種包覆有改性納米粒子木 粉的木塑材料的制備方法。
【背景技術】
[0002] 當前社會由于資源匱乏、環(huán)境污染嚴重，木制品的使用和浪費受到了各國嚴格的 限制。同時，廢舊木肩、秸桿和稻殼粉等纖維類材料的循環(huán)使用處理亦得到了高度的重視和 一定的發(fā)展，如中國發(fā)明專利申請CN104194151A于2014年12月10日公開的一種可降解 抗污木塑材料的制備方法及制品。該專利申請中記載的制備方法包括如下步驟：（1)預備 以下重量比的組分：PP/PE粉100,150~200目木粉30~40,改性淀粉20~30,玻璃纖維 10~15,900~1100目填料5~8,納米Si0$v 10~15,增韌相容偶聯(lián)劑6~10,PA-02 潤滑分散相容偶聯(lián)劑4~5,抗污劑6~8 ; (2)將PP/PE粉、150~200目木粉、改性淀粉、 玻璃纖維、900~1100目填料、納米5102粉高混到100~120°C，充分混合后，加PA-02潤 滑分散相容偶聯(lián)劑、增韌相容偶聯(lián)劑、抗污劑混到120~140°C，充分混合后，冷卻到30~ 50°C后進行制粒，形成可降解抗污木塑材料。這種制備方法雖也獲得了木塑材料，然卻存在 著不足之處，首先，獲得的產物的力學性能不佳；其次，制備的過程較繁瑣，不僅原料眾多， 還需在不同的溫度下多次混合，以及需冷卻后制粒，致使制備成本難以降低。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術問題為克服現(xiàn)有技術中的不足之處，提供一種目的產物的力 學性能好，制作成本低的包覆有改性納米粒子木粉的木塑材料的制備方法。
[0004] 為解決本發(fā)明的技術問題，所采用的技術方案為：包覆有改性納米粒子木粉的木 塑材料的制備方法包括水熱法，特別是主要步驟如下：
[0005] 步驟1，先按照木粉：正硅酸四乙酯的重量比為2. 8~3. 2 :8~12的比例，將80~ 100目的木粉加入溫度為40~50°C、pH值為2. 5~3. 5、濃度為0. 2~0. 3vol%的正硅酸四 乙酯水溶液中攪拌至少2h，得到混合液，再按照硅烷偶聯(lián)劑：正硅酸四乙酯的重量比為3~ 5 :40的比例，于2h后向攪拌下的混合液中滴加硅烷偶聯(lián)劑，滴加完畢后反應至少0. 5h，得 到改性木粉溶液；
[0006] 步驟2,先對改性木粉溶液進行抽濾、洗滌和干燥的處理，得到改性木粉，再按照改 性木粉：聚丙烯顆粒的重量比為35~45 :55~65的比例，將兩者混合后置于螺桿擠出機 上，于170~180°C下擠出成型5~lOmin，制得包覆有改性納米粒子木粉的木塑材料。
[0007] 作為包覆有改性納米粒子木粉的木塑材料的制備方法的進一步改進：
[0008] 優(yōu)選地，在將木粉加入正硅酸四乙酯水溶液中之前，先將其置于100~110°c下干 燥2h。
[0009] 優(yōu)選地，木粉為木材粉、秸桿粉、種殼粉中的一種或兩種以上的混合物。
[0010] 優(yōu)選地，硅烷偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH550。
[0011] 優(yōu)選地，洗滌處理為使用乙醇洗滌。
[0012] 優(yōu)選地，將制得的包覆有改性納米粒子木粉的木塑材料置于170~180°C的模具 中，于壓力分別為3MPa、5MPa、7MPa和lOMPa下連續(xù)各壓制3min，獲得包覆有改性納米粒子 木粉的木塑板材。
[0013] 相對于現(xiàn)有技術的有益效果是：
[0014] 其一，對木粉、包覆Si02納米粒子的木粉和包覆改性Si02m米粒子的木粉分別使 用掃描電鏡和紅外光譜儀進行表征，由其結果可知，木粉的表面包覆著均勻分散的si〇2m 米粒子，且木粉與Si02納米粒子間發(fā)生了化學締合，即產生了偶聯(lián)相容的效果。這種由包 覆改性Si02納米粒子的木粉與聚丙烯塑料熔合后得到的目的產物，既界面均一，又沒有明 顯的斷層，更有著木質外觀、尺寸穩(wěn)定、結構強化的優(yōu)點。
[0015] 其二，經對未處理木塑材料（使用木粉與聚丙烯制得的木塑材料）、使用水熱法制 得的包覆Si02納米粒子的木粉的木塑材料（未改性產物）和目的產物的力學性能進行的 測試（其中的木粉：聚丙烯的重量比為40 :60)結果如下表所示，
[0018] ~~由表中可看出\目的產物的結構穩(wěn)
【主權項】
1. 一種包覆有改性納米粒子木粉的木塑材料的制備方法，包括水熱法，其特征在于主 要步驟如下： 步驟1，先按照木粉：正硅酸四乙酯的重量比為2. 8~3. 2 :8~12的比例，將80~100 目的木粉加入溫度為40~50°C、pH值為2. 5~3. 5、濃度為0. 2~0. 3vol %的正硅酸四乙 酯水溶液中攪拌至少2h，得到混合液，再按照硅烷偶聯(lián)劑：正硅酸四乙酯的重量比為3~5 : 40的比例，于2h后向攪拌下的混合液中滴加硅烷偶聯(lián)劑，滴加完畢后反應至少0. 5h，得到 改性木粉溶液； 步驟2,先對改性木粉溶液進行抽濾、洗滌和干燥的處理，得到改性木粉，再按照改性木 粉：聚丙烯顆粒的重量比為35~45 :55~65的比例，將兩者混合后置于螺桿擠出機上，于 170~180°C下擠出成型5~lOmin，制得包覆有改性納米粒子木粉的木塑材料。
2. 根據(jù)權利要求1所述的包覆有改性納米粒子木粉的木塑材料的制備方法，其特征是 在將木粉加入正硅酸四乙酯水溶液中之前，先將其置于100~ll〇°C下干燥2h。
3. 根據(jù)權利要求2所述的包覆有改性納米粒子木粉的木塑材料的制備方法，其特征是 木粉為木材粉、秸桿粉、種殼粉中的一種或兩種以上的混合物。
4. 根據(jù)權利要求2所述的包覆有改性納米粒子木粉的木塑材料的制備方法，其特征是 硅烷偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH550。
5. 根據(jù)權利要求2所述的包覆有改性納米粒子木粉的木塑材料的制備方法，其特征是 洗滌處理為使用乙醇洗滌。
6. 根據(jù)權利要求2所述的包覆有改性納米粒子木粉的木塑材料的制備方法，其特征是 將制得的包覆有改性納米粒子木粉的木塑材料置于170~180°C的模具中，于壓力分別為 3MPa、5MPa、7MPa和IOMPa下連續(xù)各壓制3min，獲得包覆有改性納米粒子木粉的木塑板材。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種包覆有改性納米粒子木粉的木塑材料的制備方法。它先按照木粉：正硅酸四乙酯的重量比為2.8～3.2：8～12的比例，將木粉加入正硅酸四乙酯水溶液中攪拌2h，得到混合液，再按照硅烷偶聯(lián)劑：正硅酸四乙酯的重量比為3～5：40的比例，于2h后向攪拌下的混合液中滴加硅烷偶聯(lián)劑后反應0.5h，得到改性木粉溶液，接著，先對改性木粉溶液進行抽濾、洗滌和干燥的處理，得到改性木粉，再按照改性木粉：聚丙烯顆粒的重量比為35～45：55～65的比例，將兩者混合后置于螺桿擠出機上成型。制得的目的產物可用于制備高力學強度、耐熱、結構穩(wěn)定、使用壽命長等高性能木塑制品，在建筑建材、室外廊亭、室內室外地板家具等領域有著廣闊的應用前景。
【IPC分類】C08L23-12, C08L97-02, C08K9-06, C08K3-36
【公開號】CN104829942
【申請?zhí)枴緾N201510229967
【發(fā)明人】葉顯柱, 王化, 田興友, 鄭康, 周海峰, 蘇政, 田恐虎
【申請人】中國科學院合肥物質科學研究院
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年5月7日