CN101265364A - 一种用热固性塑料浸润强化的粉状植物纤维材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用热固性塑料浸润强化的粉状植物纤维材料及其制备方法，是一种木塑复合材料的原材料及其制备方法，它公开了该植物纤维材料包括有过100目以上的植物纤维粉末100份，热固性塑料2～30份，与热固性塑料相适应的固化剂0.02～0.3份，分散剂0.2～2份，润滑剂0.2～2份，该粉状植物纤维粉末材料的断纤维表面及内部都受到热固性塑料的浸润后，不仅与PVC有高的亲和力，且在相同的填充量的情况下，制备出来的木塑产品能获得比现今木塑产品有更好的机械性能，并且具有优良的防腐、防潮、耐高低温的性能，该粉末的生产简便、环保，生产成本低，易于推广及应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种改性的植物纤维粉末及其制备方法，具体地说是一种木塑复合材料的原材料及其制备方法。
背景技术
近年来人们对各类木塑复合材料的研究与探索越来越重视，其发展十分强劲。在如何有效克服极性植物纤维与非极性有机树脂的相溶性问题上做了大量的工作，先后开发出多种不同的偶(交)联剂等，如ZL02157949.0对粉状植物纤维粉末表面进行改性处理，以提高其与有机树脂的融合程度。但该方法仅对植物纤维表面进行改性处理，并没有对已受到性能破坏的植物纤维内部起浸润强化作用，因此不能得到比较好的复合材料的机械性能，尤其是在高填充量的情况下。
又如ZL03130622.5该方法对植物纤维粉末进行干燥，使其含水量降至2％以下，这令植物纤维粉末颗粒内部变得松散、易裂碎，另外还影响植物纤维粉末颗粒的耐腐、防潮等性能。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种用热固性塑料浸润强化的粉状植物纤维材料及其制备方法，使用该粉状植物纤维材料，在相同的填充量的情况下，制备出来的木塑产品能获得比现今木塑产品更好的机械性能。
本发明的又一目的是提供一种用热固性塑料浸润强化的粉状植物纤维材料的制备方法，其生产简便、环保，生产成本低，易于推广及应用。
本发明的技术解决方案含有以下组分：
过100目以上的植物纤维粉末 100份
热固性塑料 2～30份
与热固性塑料相适应的固化剂 0.02～0.3份
分散剂 0.2～2份
润滑剂 0.2～2份
以上本发明所述的植物纤维粉末是含水量为2-8％的刨木花、废木屑、锯末、竹屑、甘蔗碴、麦梗、稻梗等磨成的过100～150目的粉末。
本发明所述的热固性塑料为不饱和聚脂树脂，其加入量为5～20份；所述与热固性塑料相适应的固化剂为SG-1固化剂、酚醛树脂NL固化剂、甲基四氢苯酐或者是过氧化甲乙酮。
以上本发明的不饱和聚脂树脂为乙烯基酯树脂、环氧树脂或者是酚醛树脂。
本发明所述的分散剂是硬脂酸、PE腊、白油、石蜡或者是BOP中的一种或多种。
以上本发明所述的该材料的制备方法为以下步骤：
A、在常温下，将100份的过100目以上的植物纤维粉末放进混料机中，以转速700～1200转/分钟持续搅拌，然后加进2～30份的热固性塑料和0.02～0.3份与热固性塑料相适应的固化剂；
B、在A完毕后，经过20～60分钟升温至80-120℃，同时向混料机加进0.2～2份的分散剂和0.2～2份的润滑剂；
C、在B完毕后，经过3～9分钟升温至125-140℃，然后冷却至常温再放出即可。
以上本发明所述的B步骤所用时间为30～50分钟，升温至90-110℃。
本发明所述的C步骤所用时间为5～7分钟，升温至130-135℃，后以100～200转/分钟搅拌冷却至常温。
本发明的原理是粉状植物纤维保持着适当的含水率，减少因加热对其组织内部的破坏程度，更主要的是热固性塑料以其优良的浸润能力，浸润到粉状植物纤维颗粒的内部缝隙中起到了增强其机械强度的作用，最终得到的是一种与有机化合物有高亲和力、自身强度良好的改性植物纤维粉状颗粒。
本发明的优点在于该粉状植物纤维粉末材料的断纤维表面及内部都受到热固性塑料的浸润后，不仅与PVC塑料有高的亲和力，且在相同的填充量的情况下，制备出来的木塑产品能获得比现今木塑产品有更好的机械性能，并且具有优良的防腐、防潮、耐高低温的性能，该粉末的生产简便、环保，生产成本低，易于推广及应用。
附图说明
图1是实施例1改性后的废木屑粉末在电子显微镜下的显微视图；
图2是过100目的未经改性的原废木屑粉末在电子显微镜下的显微视图；
图3是对比例所处理过的废木屑粉末在电子显微镜下的显微视图。
具体实施方式
实施例1
改性的纤维粉末材料的配方含有以下组分：含水量为8％的废木屑磨成过100目的粉末100份，2份的乙烯基酯树脂和0.02份的与乙烯基酯树脂相应的SG-1固化剂，2份的硬脂酸和2份的PE腊。
该材料的制备方法为以下步骤：
A、在常温下，将含水量为8％的废木屑磨成过100目的粉末，然后取100份放进型号为SHR-500A，高速混料机中以转速为700转/分钟持续搅拌，然后加进2份的乙烯基酯树脂和0.02份的与乙烯基酯树脂相应的SG-1固化剂；
B、在A完毕后，经过20分钟升温至120℃，同时加进2份的硬脂酸和2份的PE腊；
C、在B完毕后，经过9分钟升温至125℃，同时以100转/分钟搅拌冷却至常温，再放出改性粉末即可。
实施例2
同实施例1，改性的纤维粉末材料的配方含有以下组分：含水量为2％的刨木花磨成过150目的粉末100份，30份环氧树脂和0.3份过氧化甲乙酮固化剂，0.4份的白油。
制备步骤中将A反应原来含水量为8％的废木屑磨成过100目的粉末换成含水量为2％的刨木花磨成过150目的粉末，搅拌转速选用1200转/分钟；原来加进的2份乙烯基树脂和0.02份的与乙烯基树脂相应的SG-1固化剂，换成加进30份环氧树脂和0.3份过氧化甲乙酮固化剂。
B反应中，原来经过的20分钟换成60分钟，升温至80℃，加进0.4份的白油作分散剂和润滑剂。
C反应中，原来经过的9分钟换成3分钟，升温至140℃，以200转/分钟搅拌冷却至常温。
实施例3
同实施例1，改性的纤维粉末材料的配方含有以下组分：含水量为5％的锯末磨成过125目的粉末，12份酚醛树脂和0.15份酚醛树脂NL固化剂，1.1份的BOP和1.1份白油。
制备步骤中将A反应原来含水量为8％的废木屑磨成过100目的粉末换成含水量为5％的锯末磨成过125目的粉末，搅拌转速选用950转/分钟；原来加进的2份乙烯基树脂和0.02份的与乙烯基树脂相应的SG-1固化剂，换成加进12份酚醛树脂和0.15份酚醛树脂NL固化剂。
B反应中，原来经过的20分钟换成40分钟，升温至100℃，加进1.1份的BOP作分散剂和1.1份白油作润滑剂。
C反应中，原来经过的9分钟换成6分钟，升温至130℃，以150转/分钟搅拌冷却至常温。
实施例4
同实施例1，改性的纤维粉末材料的配方含有以下组分：含水量为8％的竹屑、甘蔗渣以及锯末磨成过100目的粉末100份，5份环氧树脂和0.1份甲基四氢苯酐固化剂，1份的石蜡。
制备步骤中A反应原来废木屑磨成过100目的粉末换成竹屑、甘蔗渣以及锯末磨成的粉末；原来加进的2份乙烯基树脂和0.02份的与乙烯基树脂相应的SG-1固化剂，换成加进5份环氧树脂和0.1份甲基四氢苯酐固化剂。
B反应中，原来经过的20分钟换成30分钟，升温至90℃，加进1份的石蜡作分散剂和润滑剂。
C反应中，原来经过的9分钟换成5分钟，升温至135℃。
实施例5
同实施例1，改性的纤维粉末材料的配方含有以下组分：含水量为8％的麦梗以及稻梗磨成过100目的粉末100份，20份乙烯基树脂和0.2份的与乙烯基树脂相应的SG-1固化剂，2份的硬脂酸和2份的PE腊。
只是将A反应中，原来废木屑磨成过100目的粉末换成麦梗以及稻梗磨成的粉末；原来加进的2份乙烯基树脂和0.02份的与乙烯基树脂相应的SG-1固化剂，换成加进20份乙烯基树脂和0.2份的与乙烯基树脂相应的SG-1固化剂。
B反应中，原来经过的20分钟换成50分钟，升温至110℃。
C反应中，原来经过的9分钟换成7分钟，不需要冷却搅拌。
对比例
将含水量为1％的废木屑磨成过100目的粉末，按现有的传统偶联剂方法生产。
检测方法：
如图1、图2、图3所示，在显微镜下观察的原过100目的废木屑粉末，以及实施例1和比较例所得改性废木屑粉末，原废木屑粉末的断、碎纤维2作对比实施例1所得改性废木屑粉末的表面均被热固性树脂覆盖，而且多数断、碎纤维1由于内部充有热固性树脂被浸润，明显变得较原粉末粗大；而偶联剂所处理的粉末仍为比较细小的断、碎纤维3，其表面凹凸不平。
植物纤维材料粉末的含水量以现有技术的测定方法测定。
根据现有技术，对以上各实施例以及对比例所得的改性纤维粉末制作PVC木塑板材并制作成板材后，以及对照进行以下物理性能等检测对比，如下表1：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 对比例 | |
| 弯曲强度(Mpa)GB/T 9341-2000 | 55 | 58 | 63 | 60 | 59 | 46 |
| 弯曲模量(Mpa)GB/T 9341-2000 | 1900 | 1700 | 1800 | 1800 | 1900 | 2400 |
| 抗冲击韧性(KJ/m2)GB/T 13525-1992 | 8 | 9 | 12 | 10 | 11 | 6 |
| 压缩强度(Mpa)GB/T 1041-1992 | 35 | 37 | 42 | 39 | 38 | 32 |
| 比重(g/cm3)GB/T 1033-1986 | 0.9 | 0.7 | 0.6 | 0.8 | 0.7 | 0.5 |
| 悬臂梁缺口冲击强度(J/m)GB/T 1843-1993 | 63 | 63 | 66 | 64 | 64 | 41 |
表1
防腐、防潮、耐高低温的性能检测：
1、盐雾测试：
在恒温恒湿箱中，测试温度为35±2℃，饱和温度为47±2℃，用PH＝6.9、5％氯化钠的水溶液，对各实施例和对比例按现有方法制得的PVC木板喷淋24小时，盐雾降量为1.5±0.5(ml/80cm2/h)，所得结果如表2所示。
2、湿度测试：
在恒温恒湿箱中，设置温度为38℃，湿度为95％RH，将各实施例和对比例按现有方法制得的PVC木板放置在箱内24小时，所得结果如表2所示。
3、高低温测试：
将各实施例和对比例按现有方法制得的PVC木板放置在恒温恒湿箱内，在70℃保持48小时，然后在-40℃保持48小时，所得结果如表2所示。
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 对比例 | |
| 盐雾测试(表面腐蚀率，以腐蚀面积与表面总面 | 0.004％ | 0.002％ | 0.006％ | 0.004％ | 0.008％ | 0.02％ |
| 积百分比表示) | ||||||
| 湿度测试(以目测板材测试前后的外观对比) | 没外观损坏 | 没外观损坏 | 没外观损坏 | 没外观损坏 | 没外观损坏 | 小面积外表剥落 |
| 高低温测试(以目测板材测试前后的外观对比) | 没外观损坏 | 没外观损坏 | 没外观损坏 | 没外观损坏 | 没外观损坏 | 小面积外表剥落 |
表2
Claims (8)
1. 一种用热固性塑料浸润强化的粉状植物纤维材料，其特征在于含有以下组分：
过100目以上的植物纤维粉末 100份
热固性塑料 2～30份
与热固性塑料相适应的固化剂 0.02～0.3份
分散剂 0.2～2份
润滑剂 0.2～2份。
2. 根据权利要求1所述的一种用热固性塑料浸润强化的粉状植物纤维材料，其特征在于所述的植物纤维粉末是指由含水量为2-8％的刨木花、废木屑、锯末、竹屑、甘蔗渣、麦梗或者是稻梗中的一种或者多种，磨成的过100～150目的粉末。
3. 根据权利要求1所述的一种用热固性塑料浸润强化的粉状植物纤维材料，其特征在于所述的热固性塑料为不饱和聚脂树脂，其加入量为5～20份；所述与热固性塑料相适应的固化剂为SG-1固化剂、酚醛树脂NL固化剂、甲基四氢苯酐或者是过氧化甲乙酮，其加入量为。
4. 根据权利要求3所述的一种用热固性塑料浸润强化的粉状植物纤维材料，其特征在于所述的不饱和聚脂树脂为乙烯基酯树脂、环氧树脂或者是酚醛树脂。
5. 根据权利要求1所述的一种用热固性塑料浸润强化的粉状植物纤维材料，其特征在于所述的分散剂和润滑剂是硬脂酸、PE腊、白油、石蜡或者是BOP中的一种或多种。
6. 一种用热固性塑料浸润强化的粉状植物纤维材料的制备方法，其特征在于该材料的制备方法为以下步骤：
A、在常温下，将100份的过100目以上的植物纤维粉末放进混料机中，以转速700～1200转/分钟持续搅拌，然后加进2～30份的热固性塑料和0.02～0.3份与热固性塑料相适应的固化剂；
B、在A完毕后，经过20～60分钟升温至80-120℃，同时向混料机加进0.2～2份的分散剂和0.2～2份的润滑剂；
C、在B完毕后，经过3～9分钟升温至125-140℃，然后冷却至常温再放出即可。
7. 根据权利要求6所述的一种用热固性塑料浸润强化的粉状植物纤维材料的制备方法，其特征是B步骤所用时间为30～50分钟，升温至90-110℃。
8. 根据权利要求6所述的一种用热固性塑料浸润强化的粉状植物纤维材料的制备方法，其特征是C步骤所用时间为5～7分钟，升温至130-135℃，后以100～200转/分钟搅拌冷却至常温。
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