[发明专利]一种利用短纤维制备的木塑复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及木塑复合材料制备领域，尤其是一种利用短纤维制备的木塑复合材料及其制备方法。

背景技术

随着塑料工业的快速发展，由塑料制品造成的“白色污染”对人类的生产和生活环境带来了极大的危害。为了解决原料短缺和环境问题，人们逐渐把眼光转移到地球上的可再生资源上，植物纤维材料是一种天然高分子材料，是一种取之不尽、用之不竭的资源。植物纤维用于复合材料的潜在优势越来越引起人们的注意，它价格低廉，密度小，生物降解性和可再生性是最突出的优点。目前木塑复合材料已成为当今社会的研究热点。

木塑复合材料(Wood-Plastics Composites，简称WPC)是利用废弃的木粉、锯末、甘蔗渣、稻壳、秸秆等天然植物纤维填充或增强和热塑性塑料高分子材料(如PE、PP、PVC)以及废旧塑料为主要原料，再经挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺制得的一种新型复合材料。木塑复合材料具有密度低、价格低廉、可以解决由于废旧塑料无法回收对环境造成污染的问题，能使纤维废弃资源得到充分利用等优点。但木塑复合材料也存在一些不足，由塑料与废植物纤维之间的相容性较差，很难均匀混合，从而导致复合材料力学性能较低。

目前我国剑麻种植面积约1.33万公顷，平均单产量为3900公斤，剑麻主要用做航海、工矿、运输用的绳索、帆布、防水布等原料，每年工业生产会有大量的废弃剑麻渣，即剑麻工业生产废弃的下脚料，剑麻渣含有丰富的纤维素以及糖类、矿物质、维生素、氮、磷、钾等营养元素。但目前剑麻渣一般被人们用来焚烧，或随便丢掉，往往造成环境污染、河流堵塞。我国每年有大量的木薯酒槽，就广西而言，2006年木薯种植面积25万公顷，鲜薯总产量450万吨。在“十一五”期间，广西鲜木薯产量将达1800万吨/年，淀粉产量300万吨/年，乙醇100万吨/年，合计产酒糟约210万吨/年。木薯酒糟是木薯或木薯生产淀粉后得木薯渣经发酵生产酒精的固体废弃物，主成分为纤维素、木质素、半纤维素和粗脂肪、粗蛋白等一些分子化合物，其中纤维复合物含量超过70％。利用剑麻渣、木薯酒 槽等短纤维废弃物制备木塑复合材料，既能将废弃物“变废为宝”实现资源的可循环利用，又能降低木塑复合材料的成本。

木薯酒槽、剑麻渣、造纸污泥、锯末、纺织品下脚料等纤维废弃物是短纤维，加入短纤维后会使WPC的力学性能下降很快，因此短纤维不能单独作为WPC的增强材料，目前最常用的方法是添加碳酸钙、滑石粉、木质纤维素、玻璃纤维或玄武岩纤维等来提高木塑复合材料的力学性能。但是，这些填充物的增加不仅提高了木塑复合材料的成本、使得木塑复合材料的密度增加、冲击韧性下降，而且使得制备木塑复合材料的工艺复杂，并且所使用的纤维，尤其是玻璃纤维对操作者的皮肤和呼吸道有严重影响，由此可得通过外加其他填充物并不是最理想的方法，影响了该复合材料的普及应用。近年来，不少学者对如何提高木塑复合材料的力学性能，做了很多研究，目前查到的文献如下：

1.发明名称：一种木塑复合材料及其由该木塑复合材料制得的成型板，授权公告号：CN 101768333B,一种木塑复合材料，该木塑复合材料含有木粉和树脂，所述木粉为选自木材锯末或碎屑、棉花壳、坚果硬壳、椰壳中的一种或几种，所述树脂为可可生物降解的热塑性树脂；所述木塑复合材料还含有纳米颗粒和/或偶联剂，所述纳米颗粒选自碳酸钙、硅藻土、云母、滑石粉、沉淀硫酸钡、高岭土、空心玻璃微珠中的一种或几种，所述纳米颗粒的直径为10-100纳米。在制备木塑复合材料过程中添加纳米颗粒来增强木塑复合材料力学性能，本发明制备得到产品力学性能较优，但提高了木塑复合材料的成本、使得木塑复合材料的密度增加，该复合材料制备工艺较复杂。

2.发明名称：一种木塑复合材料，公开号：本发明涉及一种木塑复合材料。该木塑复合材料，包括木质材料和塑料原料，其还含有玄武岩纤维和粘合剂。玄武岩纤维可以为连续纤维，也可以是将连续纤维切成的短纤维。粘合剂为不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、间苯二酚树脂、乙烯基树脂或氨基树脂。玄武岩连续纤维的表面涂敷有硅烷偶联剂。木质材料的表面涂敷有含涂敷有羟甲基间苯二酚成分的偶联剂。该木塑复合材料具有良好的力学性能，但是玄武岩的价格很高，导致了该木塑复合材料的成本高，并且该木塑复合材料的制备工艺复杂、操作复杂。