[发明专利]一种经热处理的植物纤维和塑料共混制备木塑复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及木塑复合材料制备方法，具体涉及一种由经过热处理的植物纤 维和塑料共混而成的木塑复合材料的制备方法。

背景技术

木塑复合材料(Wood Plastic Composites，简称WPC)，是利用植物纤维材 料如木粉、竹粉、稻壳、秸杆等与高分子树脂基体如PE(聚乙烯)、PP(聚丙 烯)、PS(聚苯乙烯)、PVC(聚氯乙烯)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、ABS (丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物)、PA(尼龙)等复合而成的新型材料。木塑复 合材料兼具木材和塑料的优点，它比传统木材有更好的耐吸水性、耐老化性和 耐翘曲性，且成本比纯木材或塑料低，可广泛用于军事工业(如枪托、枪架等)、 轻工业(如家具、工艺品等)、建筑工业(如地板、垫板、各种装修用线条等) 及木材工业等。木塑复合材料的出现，使得木材的废弃物和废旧塑料得到充分 的利用，既可有效地提高木材利用率，缓解我国森林资源贫乏、木材供应紧缺 的矛盾，又可降低由于使用塑料带来的环境污染。

但木塑复合材料还存在一些亟待解决的问题，如木粉和塑料的界面相容性 不好，尤其是复合材料的耐水性不高，易翘曲，尺寸稳定性较差，不能满足某 些材料的使用需要，如作为浴室地板、包装材料、室外建筑装修材料等，使用 效果和寿命会受到显著影响。

对于木塑复合材料，改善植物纤维和塑料相容性的方法主要有植物纤维的 改性、塑料的预处理和添加界面改性剂三种方法。木质纤维的改性可采用改变 植物纤维表面的化学结构，从而提高纤维与基体树脂的界面粘接，如对纤维素 等进行接枝，在纤维素的表面接枝上某些烯类单体的均聚物，可改善材料的浸 润性、吸水性、粘接性等，从而改善纤维在基体中的分散性，提高纤维与疏水 性聚合物的相容性，达到提高复合材料的力学性能的目的。对塑料的预处理是 通过在基体树脂上引入极性基团改变其极性，使塑料与木纤维的极性相近，从 而提高两者的相容性，常用的方法是用马来酸酐接枝处理聚合物。界面改性剂 可以降低异相材料间的界面张力，增强界面结合力，从而提高复合材料的性能， 用的较多的界面改性剂是有机偶联剂，其能够与植物纤维中的极性官能团(主 要是-OH)发生反应形成共价键或氢键，同时，有机偶联剂可以通过接枝共聚 改性聚合物基体，从而产生强的界面粘结或发生交联。改善植物纤维和塑料相 容性的方法都是针对木质纤维存在大量羟基这个问题而提出的。这些方法对羟 基问题的解决都有一定作用，但是由于植物纤维中羟基数量庞大，目前的技术 仍无法完全解决界面相容性不好，尤其是复合材料的耐水性不高、尺寸稳定性 较差、使用过程易产生霉变与翘曲等问题。况且对木质纤维的改性、对塑料的 预处理等方法中，都要用到化学试剂，无形中增加了复合材料加工中的对环境 的影响问题和复合材料成品本身在使用和废弃后的环保问题。因此，采用非化 学的处理方法，解决木质纤维存在大量羟基这个问题，将从根本上为解决木塑 复合材料的界面相容性和复合材料的耐水性提供一种新的途径。

就木材热处理技术而言，近年来欧洲的法国、芬兰、德国和荷兰这四个国家 采用高温缺氧方式对原料木材进行处理，以破坏或结合木材中的羟基，进而降 低木材的吸湿性，提高了木材的尺寸稳定性和耐用性，并达到耐腐的目的。然 而把木材热处理技术应用到木塑复合材料原料的处理尚未见到相关的报道。

发明内容

本发明的目的就是要克服木粉和塑料的界面相容性不好，尤其是复合材料 的耐水性不高，易翘曲，尺寸稳定性较差的问题，根据热处理能破坏植物纤维 中的部分羟基的原理，在缺氧条件下，将植物纤维在140～350℃进行热处理一 定时间，再与热塑性塑料进行复合得到新型木塑复合材料，制备的复合材料具 有吸水率低、强度高、模量大、尺寸稳定性好等优点。

本发明的目的通过下述方案实现：

1、将植物纤维粉碎，20～120目过筛制成植物纤维粉末。经粉碎的植物纤维 粉末置于热解炉中，采用缺氧条件下进行热处理，制备成改性植物纤维粉料。 热处理时间为0.5～24h，温度为140～350℃，优选温度范围为180～250℃。