[发明专利]一种木塑材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，涉及一种木塑材料及其制备方法。

背景技术

木塑复合材料在复合过程中，由于木材表面存在大量极性羟基和酚羟基官能团，而使其具有亲水性，而多数热塑性塑料(PVC除外)为非极性，具有疏水性，因此，很难实现其界面的融合。此外，木材羟基形成的分子内氢键作用也使木材纤维在热塑性塑料中易聚集成团，不能均匀分散，因此，对于普通的没加任何助剂填料的木塑复合材料，应力在界面上不能有效地传递，导致其性能下降。所以，要改善木塑复合材料的性能，使其具有优异的物理力学性能，必须解决极性的木质材料表面和非极性的塑料表面的相容性问题。其中，一种简单有效的方法就是添加偶联剂。偶联剂一般是一端含有极性基团，另一端含有非极性基团的化合物，其极性的一端和木质部分相容，而非极性的一端则和塑料部分相容，从而在两相之间起到一个桥梁的作用而将两相连结在一起。

研究表明，单纯使用偶联剂对木纤维表面进行处理达不到最佳效果，加入NaOH溶液处理可提高复合材料的力学性能。用NaOH溶液浸泡后，木粉中的木质素被漂洗掉，剩余部分主要是木纤维。NaOH溶液打开部分木纤维的羟基，降低了木纤维的结晶度，使得木纤维表面变得蓬松并存在大量空隙，硅烷等偶联剂更容易与植物纤维中的羟基反应，降低了木纤维的亲水性，从而更容易与聚合物粘结。其中NaOH溶液只起到提高木纤维的分散性的作用，而硅烷等偶联剂处理既提高了木纤维的分散性又提高了木纤维与聚合物基体间的粘结性。

发明内容

本发明的目的在于为了克服单纯使用偶联剂的缺陷而提供一种木塑材料及其制备方法。本发明的配方中的木粉是经NaOH溶液处理过的，并包含少量的偶联剂，改善两相间的界面强度，从而提高复合材料的力学性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种木塑材料，由包括以下重量份的组分制成：

热塑性塑料    50~90份，

木粉        10~50份，

偶联剂      0~5.0份，

硬脂酸      2~10份，

石蜡        0.6~1.0份。

所述的热塑性塑料选自聚丙烯（PP）或聚乙烯（PE）。

所述的木粉为意杨木粉。

所述的木粉的粒径为60~100目。

所述的木粉经过预处理，该预处理为将木粉经15~25%的NaOH溶液浸泡20~60min，再用蒸馏水洗涤至中性，然后于100~120℃的烘箱中干燥处理8~16h，备用。

所述的偶联剂为硅烷偶联剂，优选3-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）、3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH-560）或3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷（KH-570）。

一种上述木塑材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

（1）按上述配比称取以下重量份的原料：50~90份的热塑性塑料，10~50份的木粉，0.2~5.0份的偶联剂，2~10份的硬脂酸和0.6~1.0份的石蜡；将木粉与热塑性塑料、偶联剂、硬脂酸、石蜡混合均匀；

（2）将上述混合料在双螺杆挤出机中熔融挤出、造粒；

（3）将上述粒料于100~120℃烘箱中干燥8~16h。

将上述干燥的粒料经过注塑机制备标准样条，测其性能，拉伸性能按照标准GB/T1040-2006测试，弯曲性能按照标准GB/T 1042-2000测试，简支梁缺口冲击性能按照标准GB/T1843-1993测试。

所述的步骤（1）中的混合设备为高速混合机，混合时间为3~7min。

所述的步骤（2）双螺杆挤出机中熔融挤出的挤出温度为160~180℃。

本发明采用一定浓度的NaOH溶液浸泡木粉，用蒸馏水洗涤至中性，经干燥后，再加入少量的硅烷偶联剂与热塑性塑料、硬脂酸、石蜡混合制备木塑材料，其性能与单纯使用偶联剂或不适用偶联剂制备的木塑材料相比，物理性能有很大的提高。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

1、用NaOH溶液浸泡木粉，木质素被漂洗掉，并可以打开部分木纤维的羟基，降低了木纤维的结晶度，使得木纤维表面变得蓬松并存在大量空隙，硅烷偶联剂更容易与植物纤维中的羟基反应，降低了木纤维的亲水性，更容易与聚合物粘结，改善两相间的界面强度，从而提高复合材料的力学性能。