[发明专利]一种硅溶胶表面改性秸秆木塑复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及木塑复合材料，尤其是表面改性秸秆木塑复合材料的制备方法。

背景技术

农作物秸秆是一种自然界储量非常丰富的可再生资源，其来源广泛，生物纤维含量丰富，是作为原料替代木材纤维的重要资源。目前，我国对农作物秸秆的利用主要用于焚烧作为肥料，或农家用作燃料，部分作为牲畜的粗饲料。在工业的用途上，主要用于造纸及合成板。这种使用途径不仅造成资源浪费，而且产生较严重的环境污染问题。这种现状迫切要求我们为秸秆的合理化有效利用开辟新途径。由于秸秆富含生物纤维资源，可作为原材料替代木质纤维应用于某些材料的制造。但由于秸秆材料中纤维素含量较低、木质素及半纤维素含量较高，结构较疏松，因此秸秆的强度较差、吸水率较高，作为木质纤维的替代材料仍有许多不足之处。针对秸秆的性能缺陷，有文献提出了改性办法。如中国发明专利200810146746.8，其先应用酸性或碱性水溶液处理秸秆粉，再利用含烯丙基氯的溶剂处理秸秆粉，并将处理后的秸秆粉与树脂材料进行熔融共混挤出得到一种可生物降解材料，但该表面改性工艺比较复杂，改性过程中可能产生废酸、废碱及涉及溶剂回收等环境问题，改性成本较高。中国发明专利200610040465.5提出应用碱、尿素及增效剂等原料在蒸煮设备中对秸秆粉进行蓬松活性塑化，得到含水率为15～24%的蓬松活性塑化物料，再与多种加工助剂及热塑性树脂共混熔融挤出制备颗粒状产品，可用于制备木塑复合材料，但从改性后秸秆粉的含水率可以看出，秸秆粉的吸水特性并未得到明显改善，这势必导致秸秆木塑复合材料也具有较高吸水率，材料使用性能、使用寿命都会受到较大影响。中国发明专利200610070215.6公开了应用丙烯酸丁酯、二甲基苯胺、过氧化苯甲酰混合物对秸秆粉进行浸渍，并在90～100℃反应3.5～4小时，实现对秸秆粉的表面改性，并应用改性后的秸秆粉与加工助剂及热塑性树脂进行共混及熔融挤出制备了秸秆木塑复合材料，但该材料中秸秆粉所占比例较低。

应用秸秆粉制备木塑复合材料，不仅要考虑秸秆与树脂基体间的界面相容性，秸秆粉的吸水率、强度也是影响木塑复合材料性能的重要因素，也应充分考虑并进行相应的改性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种降低农作物秸秆吸水率、提高秸秆强度的简单易行的表面改性方法即硅溶胶表面改性，从而提供一种硅溶胶表面改性秸秆木塑复合材料的制备方法，使木塑复合材料的性能得到提高。

本发明的技术方案如下：

一种硅溶胶表面改性秸秆木塑复合材料的制备方法，将农作物秸秆粉碎并干燥得秸秆粉，应用硅溶胶对秸秆粉进行浸渍处理，干燥后得表面改性秸秆粉，将表面改性秸秆粉与回收塑料及其它加工助剂进行高速混合，然后挤出造粒，制得硅溶胶表面改性秸秆木塑复合材料粒料。

进一步的，所述的方法是：

a，将农作物秸秆粉碎成粒度为50～120目的秸秆粉，并将秸秆粉干燥至含水量为3.5～9.0%；

b，应用硅溶胶对上述秸秆粉进行浸渍处理，处理时，物料配比为，秸秆粉100重量份，硅溶胶20～200重量份，具体方法是，将秸秆粉送入带有搅拌装置、具有加热功能的反应釜中，在50～80℃的下进行搅拌，并在搅拌条件下在1～1.5小时内将硅溶胶以喷雾状加入到反应釜内，加料结束后持续搅拌1～2小时，然后，在搅拌条件下将温度升高至130～160℃，进行干燥，得改性秸秆粉；

c，将上述改性秸秆粉与回收塑料及其它加工助剂在高混机内进行高速混合，混合时，物料的配比为，回收塑料100重量份，改性秸秆粉80～150重量份，增容剂5～10重量份，塑料加工助剂5～12重量份、活性碳酸钙20～40重量份，具体方法是，将所有物料称量后送入高速混合机，关闭高速混合机加料口，开启高速混合机，将温度升至60～70℃，混合10～30分钟，温度升至110～130℃时，将混合后的上述物料放入冷却混合机中在搅拌下进行冷却混合降温，温度降至30～50℃时，将物料放出，得干态混合物料；

d, 将上述干态混合物料送入双螺杆挤出机中，进行挤出造粒。

进一步的，所述的回收塑料为回收的高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、聚苯乙烯（PS）、聚丙烯（PP）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）或聚氯乙烯（PVC）。

进一步的，所述的硅溶胶中SiO₂质量百分比为20～60%，pH值为6.5～10.0，粘度为2～10厘泊，SiO₂粒径为6～25纳米。

进一步的，所述的农作物秸秆为棉杆、麦秆、稻杆、玉米杆、甘蔗渣或豆秸。