[发明专利]一种适用于塑料填充的木粉的预处理方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种木粉的预处理方法，具体涉及一种木粉填充聚丙烯(PP)塑料的高分子复合材料的生产所使用的木粉的预处理方法。

背景技术：

现如今塑料行业发展迅速，在各领域都有广泛的应用，为了适应不同的使用要求，各种塑料合金、以无机颗粒、纤维等刚性粒子填充的高分子复合材料相继问世，而用木粉、秸秆、稻谷壳等植物纤维填充热塑性树脂，通过挤出、注塑等塑料的成型方式进行加工的木塑复合材料(Wood-Plastic Composites，WPC)也以其优异的性能和便捷的加工方式成为了研究的热点之一。木塑复合材料复合了木材及塑料两种材料的特点，能集两者的优点于一身又规避了两者的一些缺点，对于普通的木材和塑料制品，木塑复合材料取材广，成本低，又环保，生产木塑产品多采用了废弃的木制品边角料，以及木粉、稻糠粉、秸秆、竹纤维、纸浆等回收料，一方面大大降低了成本，另一方面可以节约我国的森林资源；优势互补，可以综合塑料和木材两方面的优点，既可以像木材一样切割、粘结、打孔，又可利用塑料成型的方式加工，得到的制品表面光滑平整，可制成各种形状。同时在性能上又兼具两者的优越性，既有塑料的强度、耐水性和防虫作用，又有木材的高模量、低蠕变和高尺寸稳定性。

木塑复合材料有着许多优点，但也存在缺陷，当前制约木塑复合材料发展的一个最大问题是如何使亲水的极性植物纤维表面与疏水的非极性塑料基材界面之间具有良好的相容性。由于相容性差导致木塑复合材料在力学性能上特别是韧性上不能达到一些使用要求较高的条件，从而限制了木塑产品的应用。因此要获得性能良好的木塑复合材料必须进行界面改性。

改善木塑复合材料界面相容性的方法有很多，常用的界面改性方法主要是植物纤维的预处理、树脂表面处理、加入偶联剂或相容剂等方式。其中在木塑产品的生产中已经大规模的使用了偶联剂，硅烷系、钛酸酯系、铝酸酯系、钛酸酯系以及异氰酸酯系等偶联剂都有一定范围的使用；另一种被广泛使用的方式是加入相容剂，包括马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-mah)、马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g-mah)、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-mah)等，也有加入乙丙三元橡胶(EPDM)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)、聚乙烯-辛烯共聚物(POE)等弹性体作为增韧改性剂。相容剂和偶联剂增容木塑复合材料的的机理较为相似，都是使添加剂的一端与树脂有良好的相容性另一端能与木粉表面基团反应或产生缠结，也就是在树脂与木粉间建立交联体系。

对木粉的预处理更多的是改善木粉的表面基团或是内部组成，最常见的木粉预处理方式是碱处理和表面接枝处理。碱处理主要是去除木粉中的低分子物质，表面接枝处理是在木粉表面引入极性更低的基团，两种方式的本质都是改变木粉的特性来提高其与树脂的相容性。木粉的预处理可在生产中不使用价格昂贵的偶联剂或相容剂，但从材料性能角度来说，木粉的预处理的效果不如直接加入偶联剂或相容剂的效果好，并且碱处理和表面接枝处理会产生污染废液，不利于保护环境。

发明内容：

本发明提出一种新型的木粉预处理方法，通过该预处理后的木粉化学组成没有发生变化，在结构上变得纤维化，使用本发明的方法处理过的木粉，用于PP基木塑复合材料的制备可使复合材料获得更好的力学性能。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种用于塑料填充的木粉的预处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)煮沸：按质量比木粉∶水＝1∶5～1∶20的比例，将木粉和水加入容器中，水量的体积小于或等于容器体积的2/3；搅拌木粉和水的混合物直到木粉完全沉于容器的底部，加热至水沸腾，水沸腾5min～60min后结束加热，将木粉过滤得到煮沸的木粉；

2)高温处理：将煮沸的木粉放在真空烘箱中于100～110℃进行真空高温处理，烘箱的真空度保持在0.09～0.1MPa(在真空过程中不必持续开启真空泵，只需达到要求真空度即可)，此时烘箱内充满水蒸气；在6～50小时后排除烘箱内的水蒸气，将木粉在100～110℃下干燥至恒重，得到处理好的木粉(在高温处理过程中木粉易出现降解，此过程不易过长)。