[发明专利]利用预处理农作物秸秆制备聚烯烃木塑复合材料的方法

说明书

本发明公开了利用预处理农作物秸秆制备聚烯烃木塑复合材料的方法。该方法先将农作物秸秆置于含有螯合剂、稳定剂的碱性双氧水溶液中，在50℃～90℃温度下浸泡，水洗，烘干，破碎，过筛，放入烘箱干燥；以质量分数计，将聚烯烃塑料50～80份、农作物秸秆粉20～50份、相容剂1～10份、纳米填料2～10份、润滑剂1～5份在高速混合机中进行混合，熔融挤出并造粒，得产物。本发明预处理后秸秆中木质素的发色基团得以氧化，除去了杂质，提高秸秆纤维的白度，经过预处理的农作物秸秆纤维表面也变得粗糙，有利于与聚合物混合，与纳米填料协同配合，形成纳米填料与结构纤维的杂化网络结构，提高木塑复合材料的各项性能。

技术领域

本发明涉及一种聚烯烃木塑复合材料的制备方法，尤其是涉及利用预处理农作物秸秆制备聚烯烃木塑复合材料的方法。

背景技术

木塑复合材料(Wood-plastic composites，WPC)是国内外近年来兴起的一类新型复合材料，它是由木粉、稻糠、竹粉等废生物质纤维与热塑性塑料(聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯等)经塑料成型加工工艺制成的性能优良的环保型绿色复合材料。WPC具有类似木材的外观和二次加工性，比原木有更好的尺寸稳定性、防腐蚀性，防虫、防潮，无甲醛，硬度、刚性比塑料高，因此在建筑材料、市政设施、包装材料、家具制品、汽车材料等许多领域具有广泛的用途。由于木塑复合材料可大量利用木粉、废弃的农副产品纤维，且加工方便，可采用传统的塑料成型加工方法如挤出、注射、模压等进行生产，因而获得迅速发展，成为近年来国内外的一个研究开发热点。

作为农业生产大国，我国每年都产生数量庞大的农作物秸秆。随着农林业生产水平和人们生活水平的不断提高，对原来用作肥料和燃料的农作物秸秆的利用越来越少，因此秸秆废弃物越来越多。目前，我国已成为世界上农作物秸秆产出量最大的国家。据估算，我国每年约产生7亿多吨农作物秸秆。随着工农业生产的迅速发展和人口的增加，这些废弃物以年均5％～10％的速度递增。这其中大部分废弃物被当作垃圾丢弃或排放到环境中，不仅造成可利用资源的浪费、环境污染，增加温室气体排放，还在一定程度上导致土壤肥力下降。农作物秸秆富含纤维素、木质素和多缩戊糖，具有多种利用价值。而将秸秆用于木塑复合材料中，正是其价值的体现。

由于秸秆主要成分为纤维素、半纤维素、木质素和果胶等，秸秆纤维在受热的过程中，单宁、黄酮等多元酚类化合物发生酸催化自缩合和氧化反应，形成新的由共轭双键、羰基或醌类结构等组成的发色体系，纤维的颜色会逐渐加深。另外，在热诱发变色的过程中，木质素发生了氧化、缩合等反应，形成新的共轭芳酮，α，β-不饱和酮等组成的发色体系；同时，木质素发生降解反应，酚羟基含量增加，进一步加深秸秆的颜色。因此，当秸秆纤维与热塑性树脂进行混合加工时，木塑复合材料的颜色是非常深的，从而影响木塑产品的外观。

作为WPC的一大主要品种，聚烯烃木塑复合材料通常存在复合材料两相界面结合不好、材料刚性不足等问题，也使其应用领域受到一定的限制。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种复合材料强度高、刚性及韧性好的，外观色彩好的利用预处理农作物秸秆制备聚烯烃木塑复合材料的方法。

本发明通过将农作物秸秆置于含有螯合剂、稳定剂的碱性双氧水溶液中，在一定的温度下浸泡一定的时间，再用去离子水洗至中性，烘干至恒重的预处理方法提高秸秆纤维的白度，从而在根本上提高木塑复合材料的白度，进而改善木塑产品的外观。同时，经过预处理的农作物秸秆纤维能更好的与相容剂发生作用，提高了复合材料的性能，并且经过预处理的农作物秸秆纤维与纳米填料协同配合，形成纳米填料与秸秆纤维的杂化网络结构，进一步提高木塑复合材料的各项性能。经过预处理的农作物秸秆纤维能表面明显变得粗糙，有利于与聚合物混合。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

利用预处理农作物秸秆制备聚烯烃木塑复合材料的方法，包括如下步骤：