[发明专利]一种基于聚多巴胺增强的木材单板与高密度聚乙烯塑料薄膜胶接增强技术

说明书

本发明涉及木塑复合材料制造技术领域,特别涉及一种基于聚多巴胺为改性剂的木塑复合材料生产的制备工艺。以聚多巴胺为改性剂，以木质生物质材料的单板和聚乙烯膜为主要原材料，制造了聚多巴胺改性的木材单板/聚乙烯薄膜复合材料，通过对热压温度、热压时间、热压压力、聚多巴胺用量、聚乙烯薄膜用量等的控制,达到最佳的生产工艺效果。同时,制备出的复合材料性能能够满足GB/T 9846‑2015 I类胶合板标准的要求。

技术领域

本发明涉及木塑复合材料制造技术领域,特别涉及一种基于聚多巴胺为改性剂的木塑复合材料生产的制备工艺。

背景技术

木塑复合材料的制备最早是木粉与热固性树脂酚醛树脂复合制备而成的。后来到七八十年代,运用木粉与聚丙烯相混合制成木塑复合材料凭借其价廉、质轻强度高的优点应用于福特车的内衬,从而木塑复合材料得到快速的利用和发展。许多研究者都尝试运用各种植物纤维如玉米杆、麦秸、黄麻甚至椰壳等于热塑性树脂复合,并改善其复合材料的性能还有研究者研究提高木塑的复合比例,从而试图开发出性能优越、品质优良的木塑产品。国内外对木塑复合材料的研究十分广泛,研究主要集中在对于木粉的前期处理、对于原材料废旧塑料的应用和复合材料的吸水性能和性能提高的研究等方面。

我国对于单板/热塑性树脂复合材料的研究较为深入。林科院木材工业研究所首先开始了对用热塑性塑料替代传统胶黏剂、采用热压-冷压工艺制备木塑复合材料的探索，无游离甲醛的释放。然而，木质单板与热塑性塑料树脂复合时，由于木材纤维中含有大量的羟基、酚羟基等亲水性官能团，因而呈现出较强的极性和亲水性，而热塑性树脂的表面一般属于非极性或者极性非常小，大多呈现为疏水性，因此两者复合时界面间很难形成良好的胶合界面，致使复合材料的强度差，影响了其使用性能。此外，在木材纤维表面大量的羟基可以形成分子间氢键导致木质纤维在聚合物基体中分布不均。在制造木塑复合材料时，加热过程中木纤维相互聚集，会结合成纤维团以及纤维束，容易引起应力集中或者产生缺陷，导致复合材料的力学性能下降。

贻贝是沿岸和近海中普通存在的一种海洋双壳软体动物，其足丝腺能分泌足丝并在足丝末端形成一个粘附盘附着于基质，甚至是光滑的船底甲板。相关研究表明，贻贝分泌的每根足丝都含有胶原和弹性蛋白的涂层，在足丝的远端具有强粘附性的粘附盘，能使贻贝抵抗海水侵蚀并附着在固体表面，而其中的主要功能物质即为3,4-二羟基苯丙氨酸(3,4-dihydroxyphenyl alanine,DOPA,多巴)和赖氨酸(Lysine)残基。人工合成的蛋白类似物已证明多巴的含量与粘附能力相关。多巴的含量越高，粘附能力越强。

根据贻贝蛋白中特有的多巴结构，研究学者发现，天然存在的小分子化合物多巴胺，分子式为C6H3(OH)2-CH2-CH2-NH2，其分子上具有贻贝黏附蛋白特有的功能化—结构3,4-双羟基-L-苯基丙氨酸和赖氨酸；并且能够在弱碱性环境中氧化自聚合形成聚多巴胺。聚多巴胺分子上存在大量的邻苯二酚结构，使其很轻松的黏附在各种各样的基质表面，赋予了被黏附基质丰富的儿茶酚化学反应活性，扩大了这些基质的应用范围。

发明内容

基于发明背景技术所述，本发明提出了通过聚多巴胺增强木质单板与高密度聚乙烯塑料薄膜间界面相容性，并实现胶接性能的增强，从而制造基于聚多巴胺增容的木塑复合材料。

本发明提出的一种一种基于高密度聚乙烯膜复合材料，其制造的最优工艺为硅烷偶联剂KH550用量3wt％,高密度聚乙烯膜添加量183g/m³，热压温度170℃,热压时间60s/mm,热压压力1.2MPa。

本发明有益效果：

在保证产品性能的前提下，相比于挤出成型法制备木塑复合材料中加入聚多巴胺，本发明可保留了木材天然的视觉纹理和质感，并减少聚多巴胺的使用量，增加改性剂聚多巴胺的使用效率，从而降低了生产成本。同时产品的制造过程设计可基于胶合板生产工艺进行改进，符合我国人造板行业基础现状，生产条件成熟，技术推广容易，国内生产基础完善。