[发明专利]用于高温加工木塑复合材料的木质纤维素材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于用于加工木塑复合材料的生物质材料及其制备方法的技术领域，特别是涉及用于高温加工木塑复合材料的生物质材料及其制备方法的技术领域。

背景技术

木塑复合材料是指采用植物纤维粉和热塑性塑料(含回收塑料)，经熔融混炼加工制成的绿色环保材料。它兼具木质纤维材料和高分子材料两者性能的优点，即尺寸稳定性好、耐水性能好、耐腐蚀性等，因此被作为实木材料或纯塑料的替代品而广泛应用于建筑产品、汽车、园林及室外设施等领域，发展迅速。由于植物纤维的耐热性较差，导致木塑复合材料的加工温度受到限制，因此，目前木塑复合材料的基体材料以低熔点的通用性塑料为主，并且现有木塑复合材料的制备温度低于180℃。

木质纤维素材料主要是由纤维素、半纤维素和木质素三种高分子化合物组成。在受热时木质纤维素材料容易发生脱水降解，当温度超过200℃时，发生严重的热降解，特别是三大组份中的木质素和半纤维素发生降解，导致植物纤维自身强度降低，从而导致木塑复合材料强度降低。因此，在200℃以上制备形态和性能较好的木塑复合材料是学术界的技术难题。

发明内容

本发明的目的是为了解决高温条件下木质纤维素材料易降解，进而解决高温制备木塑复合材料难以实现的问题，而提供了一种用于高温加工木塑复合材料的木质纤维素材料及其制备方法。

本发明的用于高温加工木塑复合材料的木质纤维素材料为改性剂改性的木质纤维素材料。

所述改性剂为硼酸、可溶性硼酸盐、硅酸和可溶性硅酸盐中的一种或几种的混合物。

所述木质纤维素材料包括木材、稻壳、竹材、麻、秸秆、咖啡壳、果壳中的一种或几种的混合物。

所述改性剂的重量占总重量的0.1％～50％。

本发明的一种用于高温加工木塑复合材料的木质纤维素材料的制备方法按以下步骤进行：

一、配置改性剂溶液；

二、将木质纤维素材料制成纤维状或粉状，并和改性剂混合均匀，得混合物；

三、将混合物干燥，得用于高温加工木塑复合材料的木质纤维素材料。

所述木质纤维素材料和改性剂的混合方式为浸泡、喷淋或真空加压浸渍；

所述浸泡的具体方法为将木质纤维素材料加入改性剂溶液中进行浸泡；

所述喷淋的具体方法为将木质纤维素材料加入到混合机中混合，然后利用喷雾装置从混合机上部开口处对混合过程中的木质纤维素材料进行喷淋；

所述真空加压浸渍的具体方法为利用真空加压浸渍罐进行浸渍操作；

所述干燥温度为50℃～250℃。

本发明的原理是改性剂与木质纤维素材料通过氢键络合和化学键反应，形成硼化木质纤维素材料，改变了木质纤维素材料的化学组成结构。改性的木质纤维素材料在受热时化学键断裂方式改变，从而提高了木质纤维素材料的热稳定性。

本发明相对于现有技术的优点：

硼酸、可溶性硼酸盐、硅酸和可溶性硅酸盐改性提高了植物纤维的热降解温度，将木粉的初始降解温度从180～200℃提高到了220～280℃，从而提高了木塑复合材料的加工温度，扩大了木塑基体材料范围，使得制备聚碳酸酯、尼龙等工程塑料基木塑复合材料可以实现。处理方法比较简单，易于工业化生产，处理过程和产物环保无毒。此外，改性处理还改善了木质纤维素材料防霉、抗菌和阻燃性能。

附图说明

图1为实施例1制备的木粉的微商热重(DTG)曲线图，其中1为未处理木粉的DTG曲线，2为4％浓度硼酸溶液改性后的木粉的DTG曲线。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。在不偏离本发明的内容和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

具体实施方式一：本实施方式的用于高温加工木塑复合材料的木质纤维素材料为改性剂改性的木质纤维素材料。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述改性剂为硼酸、可溶性硼酸盐、硅酸和可溶性硅酸盐中的一种或几种的混合物。其他步骤与参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述木质纤维素材料包括木材、稻壳、竹材、麻、秸秆、咖啡壳、果壳中的一种或几种的混合物。其他步骤与参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述改性剂的重量占总重量的0.1％～50％。其他步骤与参数与具体实施方式一相同。