一種改性木屑制備木塑復(fù)合材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開(kāi)了一種改性木肩制備木塑復(fù)合材料的方法，屬于復(fù)合材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]木塑，即木塑復(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)35%?70%以上的木粉、稻殼、秸桿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)。木塑材料由于其綠色環(huán)保，節(jié)約能源，因此越來(lái)越受人們關(guān)注和重視。
[0003]但目前的木塑材料還存在一定缺陷:
1、耐老化性能不夠:目前市場(chǎng)研制的PVC木塑復(fù)合材料產(chǎn)品主要都是室內(nèi)使用的多，戶外使用的較少。由于PVC在強(qiáng)光熱條件下易分解，所以PVC木塑的耐臭氧性、耐水性、耐候性不高。室外建材一般用PE木塑、PP木塑，PE木塑在抗氧化和抗光分解能力差，就是加有抗氧劑效果也不太理想，所以導(dǎo)致產(chǎn)品的強(qiáng)度和色牢度也很不好，產(chǎn)品室外運(yùn)用壽命有限;耐熱性不好，受熱易變型屈曲。
[0004]2、韌性不好:木塑的韌性低于塑料母體或樹(shù)脂，所以在加工的時(shí)候，加工設(shè)備或模具需要作相應(yīng)調(diào)整和改造以滿足加工要求。
[0005]3.導(dǎo)熱性差:木塑復(fù)合材料的導(dǎo)熱性差，且其制品多為異型材，冷卻定型比較困難，加工中多采用水冷定型。
[0006]4、在承受沖擊或加載結(jié)構(gòu)的工業(yè)場(chǎng)合中應(yīng)用有局限:親水性的木粉(如木纖維)和疏水性的塑料之間的粘結(jié)力很小，導(dǎo)致制品的力學(xué)強(qiáng)度較低，木塑復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度比未填充塑料時(shí)要小，脆性比未填充塑料時(shí)較大，沖擊強(qiáng)度也相應(yīng)降低，而且其密度一般比純塑料和木材要高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題:針對(duì)目前常用的木塑材料雖然綠色環(huán)保，節(jié)約資源，但是仍然存在耐老化性能不夠、韌性不好、導(dǎo)熱性差以及脆性比較大的現(xiàn)狀，提供了一種通過(guò)水浮篩選木肩，再將其與硅酸四乙酯在高溫下預(yù)混反應(yīng)處理，再將其進(jìn)行高壓擠壓處理，隨后與三甲基硅醇等物質(zhì)，在高溫下進(jìn)行反應(yīng)，制得改性木肩，再將其與原料進(jìn)行混合，擠壓造粒，從而得到改性木肩制備木塑復(fù)合材料的方法。該方法制備工藝簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，利用木肩為原料，節(jié)約了木材資源，保持了木塑材料綠色環(huán)保、節(jié)約資源的優(yōu)點(diǎn)，而且制得的木塑復(fù)合材料耐老化性能強(qiáng)、韌性好、導(dǎo)熱性強(qiáng)、不易脆斷，適合工業(yè)化大規(guī)模推廣。
[0008]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
(I)取700?900g木肩放入容器中，向其中加入水淹沒(méi)木肩4?6cm，使用攪拌器攪拌30?40min后，靜置直至無(wú)木肩下沉，隨后去除漂浮在水面的雜質(zhì)，然后過(guò)濾，收集過(guò)濾物，按質(zhì)量比4:1，將過(guò)濾物與硅酸四乙酯進(jìn)行混合，再將混合物放入馬弗爐中，使用氮?dú)獗Ｗo(hù)，設(shè)定溫度為300?400°C，保持溫度30?40min;
(2)待上述保溫結(jié)束后，將混合物放入擠壓機(jī)中，擠壓力設(shè)定為40?45MN，擠壓30?40min，隨后在50s內(nèi)撤去壓力，將所得的擠壓物放入粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎，過(guò)篩得120目粉末，然后將所得的粉末放入容器中，向其中加入無(wú)水乙醇、冰醋酸按體積比3:1混合而成的混合液，浸泡粉末；
(3)再分別向上述容器中加入30?32g山梨醇酐單硬脂酸酯及10?15g三甲基硅醇，然后使用乙烯將容器內(nèi)的空氣排出，隨后對(duì)容器進(jìn)行加熱，加熱至容器內(nèi)的溶液沸騰，保持溫度40?50min，在液體沸騰后，使用攪拌器以轉(zhuǎn)速300?400r/min，進(jìn)行攪拌；
(4)待上述保溫結(jié)束后，趁熱減壓過(guò)濾，收集過(guò)濾物，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%的氫氧化鈉溶液沖洗過(guò)濾物3?4次，然后將過(guò)濾物放入90°C的真空干燥箱中，待其含水量為8?10%時(shí)，將過(guò)濾物取出，放入粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎，過(guò)篩得150?180目改性木肩顆粒；
(5)按質(zhì)量百份比計(jì)，取29?50份上述所得的改性木肩顆粒、30?40份熱塑性樹(shù)脂、10?15份聚醋酸乙烯、7?10份硅油及3?6份聚氧乙烯脂肪酸酯，放入180?210°C的混煉機(jī)中，混合15?20min，待混合結(jié)束后，將混合料放入雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，即可得到木塑復(fù)合材料。
[0009]所述的步驟(5)中熱塑性樹(shù)脂為聚酰胺、聚乙烯及聚碳酸酯中的任意一種。
[0010]溫區(qū)I 至溫區(qū) 9 的溫度依次為 125°C、118°C、105°C、90°C、85°C、70°C、74°C、85°C 和92。。。
[0011]本發(fā)明制得的改性木肩制備木塑復(fù)合材料顏色為淡黃色，密度為0.95g/cm3，極限氧氣指數(shù)(LOI)為30?32，平整度<0.2mm，導(dǎo)熱系數(shù)為0.23W/(m.K)，抗沖擊強(qiáng)度為12?15KJ/m2，拉伸斷裂伸長(zhǎng)率為45?50%。
[0012]本發(fā)明的應(yīng)用方法是:將本發(fā)明制得的改性木肩制備木塑復(fù)合材料作為木材的代替品，可以應(yīng)用于建材、家具、物流包裝材料上，使用后，經(jīng)過(guò)檢測(cè)，測(cè)得用了本發(fā)明改性木肩制備木塑復(fù)合材料比傳統(tǒng)的木塑材料抗沖擊強(qiáng)度從3?5KJ/m2提高到了 12?15KJ/V，提高了66.7%以上，而拉伸斷裂伸長(zhǎng)率從原本的15?25%提高為45?50%，提高了50%以上。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，過(guò)程易于控制，適合工業(yè)化大規(guī)模推廣；
(2)利用木肩為原料，節(jié)約了木材資源，更加綠色環(huán)保；
(3)本發(fā)明制得的木塑復(fù)合材料耐老化性能強(qiáng)、韌性好、導(dǎo)熱性強(qiáng)、不易脆斷以及平整度高的特點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0014]首先取700?900g木肩放入容器中，向其中加入水淹沒(méi)木肩4?6cm，使用攪拌器攪拌30?40min后，靜置直至無(wú)木肩下沉，隨后去除漂浮在水面的雜質(zhì)，然后過(guò)濾，收集過(guò)濾物，按質(zhì)量比4:1，將過(guò)濾物與硅酸四乙酯進(jìn)行混合，再將混合物放入馬弗爐中，使用氮?dú)獗Ｗo(hù)，設(shè)定溫度為300?400°C，保持溫度30?40min;
然后待上述保溫結(jié)束后，將混合物放入擠壓機(jī)中，擠壓力設(shè)定為40?45MN，擠壓30?40min，隨后在50s內(nèi)撤去壓力，將所得的擠壓物放入粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎，過(guò)篩得120目粉末，然后將所得的粉末放入容器中，向其中加入無(wú)水乙醇、冰醋酸按體積比3:1混合而成的混合液，浸泡粉末；隨后再分別向上述容器中加入30?32g山梨醇酐單硬脂酸酯及10?15g三甲基硅醇，然后使用乙烯將容器內(nèi)的空氣排出，隨后對(duì)容器進(jìn)行加熱，加熱至容器內(nèi)的溶液沸騰，保持溫度40?50min，在液體沸騰后，使用攪拌器以轉(zhuǎn)速300?400r/min，進(jìn)行攪拌;待上述保溫結(jié)束后，趁熱減壓過(guò)濾，收集過(guò)濾物，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13 %的氫氧化鈉溶液沖洗過(guò)濾物3?4次，然后將過(guò)濾物放入90°C的真空干燥箱中，待其含水量為8?10%時(shí)，將過(guò)濾物取出，放入粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎，過(guò)篩得150?180目改性木肩顆粒;最后按質(zhì)量百份比計(jì)，取29?50份上述所得的改性木肩顆粒、30?40份熱塑性樹(shù)脂、10?15份聚醋酸乙烯、7?10份硅油及3?6份聚氧乙烯脂肪酸酯，放入180?210°C的混煉機(jī)中，混合15?20min，待混合結(jié)束后，將混合料放入雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，即可得到木塑復(fù)合材料。其中熱塑性樹(shù)脂為聚酰胺、聚乙烯及聚碳酸酯中的任意一種;溫區(qū)1至溫區(qū)9的溫度依次為1251、1181、1051、900C、85°C、70°C、74°C、85°C 和 92°C。
[0015]實(shí)例I
首先取700g木肩放入容器中，向其中加入水淹沒(méi)木肩4cm，使用攪拌器攪拌30min后，靜置直至無(wú)木肩下沉，隨后去除漂浮在水面的雜質(zhì)，然后過(guò)濾，收集過(guò)濾物，按質(zhì)量比4:1，將過(guò)濾物與硅酸四乙酯進(jìn)行混合，再將混合物放入馬弗爐中，使用氮?dú)獗Ｗo(hù)，設(shè)定溫度為300°C，保持溫度30min;然后待上述保溫結(jié)束后，將混合物放入擠壓機(jī)中，擠壓力設(shè)定為40MN，擠壓30min，隨后在50s內(nèi)撤去壓力，將所得的擠壓物放入粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎，過(guò)篩得120目粉末，然后將所得的粉末放入容器中，向其中加入無(wú)水乙醇、冰醋酸按體積比3:1混合而成的混合液，浸泡粉末；隨后再分別