CN101906741B - 一种木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料及其制备方法，它涉及木塑复合材料及其制备方法。本发明解决了现有的热塑性木塑复合材料力学强度低和在受载荷或使用中易蠕变的问题。产品：由木质纤维板状基材和不饱和聚酯树脂胶液制成；其中木质纤维板状基材是由木质纤维制成；方法：先将木质纤维疏解、打浆，再将木质纤维浆经压制及干燥制成板状基材；将不饱和聚酯树脂稀释，并加入过氧化甲乙酮，得到树脂胶液；将树脂胶液浸涂到板状基材上，经预压及热压成型，得到木塑复合材料。复合材料拉伸强度60～113MPa、拉伸模量250～400MPa，拉伸蠕变形变为热塑性复合材料的80%～81%，可用于工程领域作结构材料。
Description
技术领域
本发明涉及木塑复合材料及其制备方法。
背景技术
木塑复合材料是利用木粉、木纤维等木质原料与热塑性塑料复合成型制得的一种具有类似木材的外观和二次加工性的生物质基复合材料，它比原木有更好的防腐蚀性、防潮、无甲醛释放，硬度、刚性比塑料高等优点，在建筑材料、包装材料、家具制品、汽车材料等许多领域具有广泛的用途。现有的以非极性或者低极性的热塑性塑料为基材与木质原料复合的材料，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯以及它们的回收再生料，该木塑复合材料的拉伸强度在30MPa～40MPa之间、拉伸模量在80MPa～120MPa之间，因此力学强度相对较低，而且由于热塑性塑料与高极性的木质材料相容性差，界面相互作用力弱，在温度和湿度变化的条件下，塑料/木材界面容易发生破坏，因此，以热塑性塑料为基材的木塑复合材料制品在内应力或外载荷作用下易出现蠕变变形，从而使制品扭曲、品质降低甚至制品部件破坏；当以热塑性塑料为基材的当使用环境中温度和湿度变化明显时，木塑复合材中的聚合物/木材界面会发生分离或破坏，使木塑复合材的力学性能进一步降低，使材料的应用范围受到限制，主要应用于家装、托盘、景观、铺板、栏杆等非结构材领域，难以满足结构材料领域和工程材料领域的应用要求。
发明内容
本发明是为了解决现有的热塑性木塑复合材料力学强度相对较低以及在受载荷或者使用中易出现蠕变的问题，而提供一种木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料及其制备方法。
本发明的一种木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料由木质纤维板状基材浸涂不饱和聚酯树脂胶液后经陈化、预压和热压制成的；其中木质纤维板状基材是由按质量份数比为100份的木质纤维和0.2～5.3份的聚酰胺环氧氯丙烷树脂制成；不饱和聚酯树脂胶液由不饱和聚酯树脂溶液和过氧化甲乙酮组成，其中不饱和聚酯树脂溶液是不饱和聚酯树脂为45％～65％(质量)的不饱和聚酯树脂的苯乙烯溶液，过氧化甲乙酮的质量为不饱和聚酯树脂溶液质量的0.1％～1％。
本发明的一种木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料的制备方法按以下步骤进行：一、按质量份数比称取100份的木质纤维和0.2～5.3份的聚酰胺环氧氯丙烷树脂，先将木质纤维依次加入纤维疏解器中疏解，之后放入打浆机中，同时将称取的聚酰胺环氧氯丙烷树脂加入到打浆机中进行打浆，使木质纤维均匀分散在水中，得到均匀的木质纤维浆；二、将经步骤一得到的均匀的木质纤维浆加入纤维板成型机中，铺装成纤维浆板胚，经压制及干燥，制成厚度为0.2mm～5mm、密度为300kg/m3～900kg/m3的木质纤维板状基材；三、将不饱和聚酯树脂用苯乙烯稀释得到不饱和聚酯树脂为45％～65％(质量)的不饱和聚酯树脂溶液，然后按不饱和聚酯树脂溶液质量的0.1％～1％加入过氧化甲乙酮，混合均匀，得到不饱和聚酯树脂胶液；四、在辊式涂胶机中，将经步骤三得到的不饱和聚酯树脂胶液浸涂于经步骤二得到的木质纤维板状基材上，其中不饱和聚酯树脂胶液的质量为木质纤维板状基材质量的40％～90％，然后将浸涂后的木质纤维板状基材在室温下陈化1min～60min；五、将经步骤四处理的木质纤维板状基材放在辊式预压机中预压，预压压力为5MPa～25MPa、木质纤维板状基材前进的速率为200mm/min～2000mm/min，得到预压后的基材，并将预压从基材中挤出的胶液回收；六、将经步骤五得到的预压后的基材整齐地层叠在一起，放入涂有脱模剂的热压成型机中热压成型，热压的温度为110℃～150℃、热压的压力为6MPa～20MPa、热压的时间按复合材料的厚度计算，每毫米保持100s～300s，得到木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料。
本发明的木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料，以木质纤维制备木质纤维板状基材，其中木质纤维基材为硫酸盐法木浆、回收牛皮纸的再生木浆、回收牛皮纸箱板纸的再生木浆和制备纤维板用的热磨木纤维中的一种或者其中几种的组合。木质纤维通过疏解和打浆，通过调整纤维疏解器的动盘与静盘间的间隙、动盘转速、疏解时间、浆液浓度以及打浆时间，将团状的木质纤维打散，避免纤维浆结团，使木质纤维在水中均匀分散。木质纤维板状基材的厚度控制在0.2mm～5mm之间、密度控制在300kg/m3～900kg/m3之间，使基材有良好的孔隙度，利于不饱和聚酯树脂胶液的充分浸透；本发明所使用不饱和聚酯胶液由不饱和聚酯树脂、稀释剂苯乙烯和引发剂过氧化甲乙酮组成，利用苯乙烯稀释不饱和聚酯的目的是充分降低胶液的黏度，以便于胶液在木质纤维基材中充分浸透。引发剂过氧化甲乙酮的用量为0.1％～1％，低于0.1％时胶液固化困难，在热压成型中大量的苯乙烯会挥发溢出，产生环境污染，同时使不饱和聚酯的交联度和力学强度都降低；但当引发剂过氧化甲乙酮的用量高于1％时胶液固化太快，并在热压成型中产生暴聚，而使木质纤维-不饱和聚酯木塑复合材料出现开裂或者裂纹，甚至发生安全意外。本发明的胶液配方不使用固化促进剂，可使不饱和聚酯胶液拥有≥48小时的适用期，而且需要热压才能成型，从而使基材在步骤五的预压过程中压出的多余的胶液可以实现循环利用，进一步降低生产成本，同时预压可以通过挤赶基材内的胶液，使胶液在基材内进一步浸透和更均匀的分布。在复合材料热压成型时，根据需要将预压后的基材整齐地层叠在一起，放入涂有脱模剂的热压成型机中热压成型，得到木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料；另外，不饱和聚酯树脂极性高，本身就可作为木材的一种优良胶黏剂和涂料，与高极性的木纤维的相容性好，能对木纤维或木材产生良好的吸附胶接和机械粘合，由此进一步提高木塑复合材料的力学强度。
本发明的木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料，是一种通过固化形成的交联型复合材料，从而可赋予木塑复合材料更高的力学强度、抗蠕变性、耐久性。通常热塑性木塑复合材料的拉伸强度在30MPa～40MPa、拉伸模量在80MPa～120MPa之间；而本发明的木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料的拉伸强度可达到为60MPa～113MPa、拉伸模量为250MPa～400MPa，其力学强度明显比热塑性复合材料的高，为热塑性复合材料的2.5～3.7倍；按照李顺阳等在《复合材料结构》上发表的文章《木粉填充聚丙烯复合材料的蠕变行为及制造参数》(Sun-Young Lee，Han-Seung Yang，Hyun-Joong Kim，Chan-SeoJeong，Byeong-Soo Lim，Jong-Nam Lee，Creep behavior and manufacturing parameters ofwood flour filled polypropylene composites.Composite Structures，2004，65：459-469)所描述的方法对本发明的木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料的抗蠕变性进行测试，测试温度为25℃，相对湿度为60％，蠕变载荷为对应材料极限拉伸载荷的40％，测试时间为6小时，测试结果表明，本发明的木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料的拉伸蠕变形变最大仅为1.13mm，为热塑性复合材料拉伸蠕变形变(1.39～1.41mm)的80％～81％，这是因为采用热固性不饱和聚酯作为基体树脂，通过热压成型形成了良好的网络状交联体系，从而使木质纤维-不饱和聚酯木塑复合材料抵抗外力和变形的能力都有所增强。可用于结构材料领域和工程材料领域。
附图说明
图1是具体实施方式二十六、二十七和二十八制备的木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料以及热塑性木塑复合材料的短期蠕变形变图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的一种木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料由木质纤维板状基材表面涂不饱和聚酯树脂胶液后经陈化、预压和热压制成的；其中木质纤维板状基材是由按质量份数比为100份的木质纤维和0.2～5.3份的聚酰胺环氧氯丙烷树脂制成；不饱和聚酯树脂胶液由不饱和聚酯树脂溶液和过氧化甲乙酮组成，其中不饱和聚酯树脂溶液是不挥发份为45％～65％(质量)的不饱和聚酯树脂的苯乙烯溶液，过氧化甲乙酮的质量为不饱和聚酯树脂溶液质量的0.1％～1％。
本实施方式的木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料，是一种通过固化形成的交联型复合材料，从而可赋予木塑复合材料更高的力学强度、抗蠕变性、耐久性。通常热塑性木塑复合材料的拉伸强度在30MPa～40MPa、拉伸模量在80MPa～120MPa之间；而本实施方式的木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料的拉伸强度可达到为60MPa～113MPa、拉伸模量为250MPa～400MPa，其力学强度明显比热塑性复合材料的高，为热塑性复合材料的2.5～3.7倍；按照李顺阳等在《复合材料结构》上发表的文章《木粉填充聚丙烯复合材料的蠕变行为及制造参数》(Sun-Young Lee，Han-Seung Yang，Hyun-JoongKim，Chan-Seo Jeong，Byeong-Soo Lim，Jong-Nam Lee，Creep behavior and manufacturingparameters of wood flour filled polypropylene composites.Composite Structures，2004，65：459-469)所描述的方法对本实施方式的木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料的抗蠕变性进行测试，测试温度为25℃，相对湿度为60％，蠕变载荷为对应材料极限拉伸载荷的40％，测试时间为6小时，测试结果表明，本实施方式的木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料的拉伸蠕变形变最大仅为1.13mm，为热塑性复合材料拉伸蠕变形变(1.39～1.41mm)的80％～81％，这是因为采用热固性不饱和聚酯作为基体树脂，通过热压成型形成了良好的网络状交联体系，从而使木质纤维-不饱和聚酯木塑复合材料抵抗外力和变形的能力都有所增强。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的木质纤维板状基材是由按质量份数比为100份的木质纤维和0.5～5.0份的聚酰胺环氧氯丙烷树脂制成。其它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或二不同的是：所述的木质纤维板状基材是由按质量份数比为100份的木质纤维和2份的聚酰胺环氧氯丙烷树脂制成。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述的不饱和聚酯树脂溶液是不挥发份为48％～60％(质量)的不饱和聚酯树脂的苯乙烯溶液。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述的不饱和聚酯树脂溶液是不挥发份为55％(质量)的不饱和聚酯树脂的苯乙烯溶液。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述的过氧化甲乙酮的质量为不饱和聚酯树脂溶液质量的0.2％～0.8％。其它与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：所述的过氧化甲乙酮的质量为不饱和聚酯树脂溶液质量的0.5％。其它与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：所述的木质纤维为硫酸盐法木浆、回收牛皮纸的再生木浆、回收牛皮纸箱板纸的再生木浆和制备纤维板用的热磨木纤维中的一种或者其中几种的组合。其它与具体实施方式一至七之一相同。
本实施方式中当木质纤维为组合物时，各种木质纤维按任意比混合。
具体实施方式九：本实施方式的一种木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料的制备方法按以下步骤进行：一、按质量份数比称取100份的木质纤维和0.2～5.3份的聚酰胺环氧氯丙烷树脂，先将木质纤维依次加入纤维疏解器中疏解，之后放入打浆机中，同时将称取的聚酰胺环氧氯丙烷树脂加入到打浆机中进行打浆，使木质纤维均匀分散在水中，得到均匀的木质纤维浆；二、将经步骤一得到的均匀的木质纤维浆加入纤维板成型机中，铺装成纤维浆板胚，经压制及干燥，制成厚度为0.2mm～5mm、密度为300kg/m3～900kg/m3的木质纤维板状基材；三、将不饱和聚酯树脂用苯乙烯稀释得到不挥发份为45％～65％(质量)的不饱和聚酯树脂溶液，然后按不饱和聚酯树脂溶液质量的0.1％～1％加入过氧化甲乙酮，混合均匀，得到不饱和聚酯树脂胶液；四、在辊式涂胶机中，将经步骤三得到的不饱和聚酯树脂胶液浸涂于经步骤二得到的木质纤维板状基材上，其中不饱和聚酯树脂胶液的质量为木质纤维板状基材质量的40％～90％，然后将浸涂后的木质纤维板状基材在室温下陈化1min～60min；五、将经步骤四处理的木质纤维板状基材放在辊式预压机中预压，预压压力为5MPa～25MPa、木质纤维板状基材前进的速率为200mm/min～2000mm/min，得到预压后的基材，并将预压从基材中挤出的胶液回收；六、将经步骤五得到的预压后的基材整齐地层叠在一起，放入涂有脱模剂的热压成型机中热压成型，热压的温度为110℃～150℃、热压的压力为6MPa～20MPa、热压的时间按复合材料的厚度计算，每毫米保持100s～300s，得到木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料。
本实施方式的木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料，是一种通过固化形成的交联型复合材料，从而可赋予木塑复合材料更高的力学强度、抗蠕变性、耐久性。通常热塑性木塑复合材料的拉伸强度在30MPa～40MPa、拉伸模量在80MPa～120MPa之间；而本实施方式的木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料的拉伸强度可达到为60MPa～113MPa、拉伸模量为250MPa～400MPa，其力学强度明显比热塑性复合材料的高，为热塑性复合材料的2.5～3.7倍；按照李顺阳等在《复合材料结构》上发表的文章《木粉填充聚丙烯复合材料的蠕变行为及制造参数》(Sun-Young Lee，Han-Seung Yang，Hyun-JoongKim，Chan-Seo Jeong，Byeong-Soo Lim，Jong-Nam Lee，Creep behavior and manufacturingparameters of wood flour filled polypropylene composites.Composite Structures，2004，65：459-469)所描述的方法对本实施方式的木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料的抗蠕变性进行测试，测试温度为25℃，相对湿度为60％，蠕变载荷为对应材料极限拉伸载荷的40％，测试时间为6小时，测试结果表明，本实施方式的木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料的拉伸蠕变形变最大仅为1.13mm，为热塑性复合材料拉伸蠕变形变(1.39～1.41mm)的80％～81％，这是因为采用热固性不饱和聚酯作为基体树脂，通过热压成型形成了良好的网络状交联体系，从而使木质纤维-不饱和聚酯木塑复合材料抵抗外力和变形的能力都有所增强。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式九不同的是：步骤一中所述的木质纤维为硫酸盐法木浆、回收牛皮纸的再生木浆、回收牛皮纸箱板纸的再生木浆和制备纤维板用的热磨木纤维中的一种或者其中几种的组合。其它与具体实施方式九相同。
本实施方式中当木质纤维为组合物时，各种木质纤维按任意比混合。
具体实施方式十一；本实施方式与具体实施方式九或十不同的是：步骤二中所述的干燥是在温度为90℃～150℃的条件下，干燥至木质纤维板状基材的含水率≤15％。其它与具体实施方式九或十相同。
具体实施方式十二；本实施方式与具体实施方式九至十一之一不同的是：步骤二中所述的干燥是在温度为100℃的条件下，干燥至木质纤维板状基材的含水率≤10％。其它与具体实施方式九至十一之一相同。
具体实施方式十三；本实施方式与具体实施方式九至十二之一不同的是：步骤六中所述的脱模剂为硬脂酸、硬脂酸锌或石蜡。其它与具体实施方式九至十二之一相同。
具体实施方式十四；本实施方式与具体实施方式九至十三之一不同的是：步骤一中按质量份数比称取100份的木质纤维和0.5～5份的聚酰胺环氧氯丙烷树脂。其它与具体实施方式九至十三之一相同。
具体实施方式十五；本实施方式与具体实施方式九至十四之一不同的是：步骤一中按质量份数比称取100份的木质纤维和2份的聚酰胺环氧氯丙烷树脂。其它与具体实施方式九至十四之一相同。
具体实施方式十六；本实施方式与具体实施方式九至十五之一不同的是：步骤二中制成的木质纤维板状基材的厚度为0.5mm～4mm、密度为320kg/m3～880kg/m3。其它与具体实施方式九至十五之一相同。
具体实施方式十七；本实施方式与具体实施方式九至十六之一不同的是：步骤二中制成的木质纤维板状基材的厚度为2mm、密度为500kg/m3。其它与具体实施方式九至十六之一相同。
具体实施方式十八；本实施方式与具体实施方式九至十七之一不同的是：步骤三中将不饱和聚酯树脂用苯乙烯稀释，得到不挥发份为48％～62％(质量)的不饱和聚酯树脂溶液，然后按不饱和聚酯树脂溶液质量的0.3％～0.8％加入过氧化甲乙酮。其它与具体实施方式九至十七之一相同。
具体实施方式十九；本实施方式与具体实施方式九至十八之一不同的是：步骤三中将不饱和聚酯树脂用苯乙烯稀释，得到不挥发份为55％(质量)的不饱和聚酯树脂溶液，然后按不饱和聚酯树脂溶液质量的0.5％加入过氧化甲乙酮。其它与具体实施方式九至十八之一相同。
具体实施方式二十；本实施方式与具体实施方式九至十九之一不同的是：步骤四中浸涂于木质纤维板状基材的不饱和聚酯树脂胶液的质量为木质纤维板状基材质量的45％～85％。其它与具体实施方式九至十九之一相同。
具体实施方式二十一；本实施方式与具体实施方式九至二十之一不同的是：步骤四中浸涂于木质纤维板状基材的不饱和聚酯树脂胶液的质量为木质纤维板状基材质量的65％。其它与具体实施方式九至二十之一相同。
具体实施方式二十二；本实施方式与具体实施方式九至二十一之一不同的是：步骤五中预压压力为8MPa～22MPa、木质纤维板状基材前进的速率为300mm/min～1800mm/min。其它与具体实施方式九至二十一之一相同。
具体实施方式二十三；本实施方式与具体实施方式九至二十二之一不同的是：步骤五中预压压力为15MPa、木质纤维板状基材前进的速率为1000mm/min。其它与具体实施方式九至二十二之一相同。
具体实施方式二十四；本实施方式与具体实施方式九至二十三之一不同的是：步骤六中热压的温度为115℃～145℃、热压的压力为8MPa～18MPa、热压的时间按复合材料的厚度计算，每毫米保持120s～280s。其它与具体实施方式九至二十三之一相同。
具体实施方式二十五；本实施方式与具体实施方式九至二十四之一不同的是：步骤六中热压的温度为130℃、热压的压力为15MPa、热压的时间按复合材料的厚度计算，每毫米保持200s。其它与具体实施方式九至二十四之一相同。
具体实施方式二十六：本实施方式的一种木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料的制备方法按以下步骤进行：一、按质量份数比称取100份的硫酸盐法木浆和0.5份的聚酰胺环氧氯丙烷树脂，先将硫酸盐法木浆依次加入纤维疏解器中疏解，然后再加入打浆机中，同时将称取的聚酰胺环氧氯丙烷树脂加入到打浆机中处理，使木质纤维均匀分散在水中，得到均匀的木质纤维浆；二、将经步骤一得到的均匀的木质纤维浆加入纤维板成型机中，铺装成纤维浆板胚，经压制及干燥，制成厚度为0.25mm、密度为409kg/m3的木质纤维板状基材；三、将不饱和聚酯树脂用苯乙烯稀释，得到不挥发份在60％(质量)的不饱和聚酯树脂溶液，然后按不饱和聚酯树脂溶液质量的0.5％加入过氧化甲乙酮，混合均匀，得到不饱和聚酯树脂胶液；四、在辊式涂胶机中，将经步骤三得到的不饱和聚酯树脂胶液浸涂于经步骤二得到的木质纤维板状基材上，其中不饱和聚酯树脂胶液的浸涂质量为木质纤维板状基材质量的75％，然后将浸涂后的木质纤维板状基材在室温下陈化5min；五、将经步骤四处理的木质纤维板状基材放在辊式预压机中预压，预压压力为18MPa，木质纤维板状基材前进的速率为1000mm/min，得到预压后的基材，并将预压从基材中挤出的胶液回收；六、将经步骤五得到的预压后的基材整齐地层叠在一起，放入涂有脱模剂的热压成型机中热压成型，热压的温度为125℃、热压的压力为15MPa、热压的时间按复合材料的厚度计算，每毫米保持150s，得到木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料。
步骤二中所述的干燥是在温度为105℃的条件下，干燥至木质纤维板状基材的含水率为10％；
步骤六中所述的脱模剂为石蜡；
本实施方式得到的木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料的密度为1372kg/m3，拉伸强度为113.27MPa、拉伸模量为397.14MPa。标记为UP-A。
具体实施方式二十七：本实施方式的一种木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料的制备方法按以下步骤进行：一、按质量份数比称取100份的硫酸盐法木浆和0.5份的聚酰胺环氧氯丙烷树脂，先将木质纤维依次加入纤维疏解器中疏解，然后再加入打浆机中，同时将称取的聚酰胺环氧氯丙烷树脂加入到打浆机中处理，使木质纤维均匀分散在水中，得到均匀的木质纤维；二、将经步骤一得到的均匀的木质纤维加入纤维板成型机中，铺装成纤维浆板胚，经压制及干燥，制成厚度为0.81mm、密度为442kg/m3的木质纤维板状基材；三、将不饱和聚酯树脂用苯乙烯稀释到不饱和聚酯树脂得到不挥发份为50％(质量)的不饱和聚酯树脂溶液，然后按不饱和聚酯树脂溶液质量的0.7％加入过氧化甲乙酮，混合均匀，得到不饱和聚酯树脂胶液；四、在辊式涂胶机中，将经步骤三得到的不饱和聚酯树脂胶液浸涂于经步骤二得到的木质纤维板状基材上，其中不饱和聚酯树脂胶液的浸涂质量为木质纤维板状基材质量的80％，然后将浸涂后的木质纤维板状基材在室温下陈化10min；五、将经步骤四处理的木质纤维板状基材放在辊式预压机中预压，预压压力为10MPa，木质纤维板状基材前进的速率为1200mm/min，得到预压后的基材，并将预压从基材中挤出的胶液回收；六、将经步骤五得到的预压后的基材整齐地层叠在一起，放入涂有脱模剂的热压成型机中热压成型，热压的温度为150℃、热压的压力为6MPa、热压的时间按复合材料的厚度计算，每毫米保持100s，得到木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料。
步骤二中所述的干燥是在温度为105℃的条件下，干燥至木质纤维板状基材的含水率为11％；
步骤六中所述的脱模剂为石蜡；
本实施方式得到的木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料的密度为1366kg/m3，拉伸强度为108.91MPa、拉伸模量为384.79MPa，标记为UP-B。
具体实施方式二十八：本实施方式的一种木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料的制备方法按以下步骤进行：一、按质量份数比称取33份的硫酸盐法木浆、67份纤维板制备热磨木纤维和1.5份的聚酰胺环氧氯丙烷树脂，先将硫酸盐法木浆和纤维板制备热磨木纤维混合，再依次加入纤维疏解器中疏解，然后再加入打浆机中，同时将称取的聚酰胺环氧氯丙烷树脂加入到打浆机中处理，使木质纤维均匀分散在水中，得到均匀的木质纤维浆；二、将经步骤一得到的均匀的木质纤维浆加入纤维板成型机中，铺装成纤维浆板胚，经压制及干燥，制成厚度为2.19mm、密度为626kg/m3的木质纤维板状基材；三、将不饱和聚酯树脂用苯乙烯稀释，得到不挥发份为50％(质量)的不饱和聚酯树脂溶液，然后按不饱和聚酯树脂溶液质量的0.3％加入过氧化甲乙酮，混合均匀，得到不饱和聚酯树脂胶液；四、在辊式涂胶机中，将经步骤三得到的不饱和聚酯树脂胶液涂敷于经步骤二得到的木质纤维板状基材上，其中不饱和聚酯树脂胶液的浸涂质量为木质纤维板状基材质量的85％，然后将浸涂后的木质纤维板状基材在室温下陈化60min；五、将经步骤四处理的木质纤维板状基材放在辊式预压机中预压，预压压力为25MPa，木质纤维板状基材前进的速率为600mm/min，得到预压后的基材，并将预压从基材中挤出的胶液回收；六、将经步骤五得到的预压后的基材整齐地层叠在一起，放入涂有脱模剂的热压成型机中热压成型，热压的温度为125℃、热压的压力为20MPa、热压的时间按复合材料的厚度计算，每毫米保持180s，得到木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料。
步骤二中所述的干燥是在温度为105℃的条件下，干燥至木质纤维板状基材的含水率为8％；
步骤六中所述的脱模剂为石蜡；
本实施方式得到的木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料的密度为1314kg/m3，拉伸强度为60.43MPa、拉伸模量为259.69MPa。标记为UP-C。
将由具体实施方式二十六、二十七及二十八制备的木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料及做为对比的热塑性复合材料在相同的条件下测试其抗拉伸蠕变性能，两种热塑性复合材料分别为以木粉为填料的聚丙烯复合材料(记为W-PP)和以木粉为填料的聚乙烯复合材料(记为W-PE)，试验方法按照李顺阳等等在《复合材料结构》上发表的文章《木粉填充聚丙烯复合材料的蠕变行为及制造参数》(Sun-Young Lee，Han-Seung Yang，Hyun-Joong Kim，Chan-Seo Jeong，Byeong-Soo Lim，Jong-Nam Lee.Creep behavior andmanufacturing parameters of wood flour filled polypropylene composites.Composite Structures，2004，65：459-469)所描述的方法进行，测试温度为25℃，相对湿度为60％，蠕变载荷为对应材料极限拉伸载荷的40％，测试时间为6小时，试件的长度为63.5mm，厚度为2.5mm，材料的拉伸变形与时间的关系曲线如图1所示，从图1可以看出，具体实施方式二十六、二十七及二十八制备的木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料UP-A、UP-B和UP-C的拉伸蠕变变形分别为1.13mm、1.32mm和1.30mm，始终低于热塑性复合材料W-PP和W-PE的拉伸蠕变变形(1.39～1.41mm)，为热塑性复合材料的80.1％至95％，这是因为采用热固性不饱和聚酯作为基体树脂，通过热压成型形成了良好的网络状交联体系，从而使木质纤维-不饱和聚酯木塑复合材料抵抗外力和变形的能力都有所增强。
Claims (10)
1.一种木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料，其特征在于一种木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料由木质纤维板状基材浸涂不饱和聚酯树脂胶液后经陈化、预压和热压制成的；其中木质纤维板状基材是由按质量份数比为100份的木质纤维和0.2～5.3份的聚酰胺环氧氯丙烷树脂制成；不饱和聚酯树脂胶液由不饱和聚酯树脂溶液和过氧化甲乙酮组成，其中不饱和聚酯树脂溶液是不饱和聚酯树脂为45％～65％(质量)的不饱和聚酯树脂的苯乙烯溶液，过氧化甲乙酮的质量为不饱和聚酯树脂溶液质量的0.1％～1％。
2.根据权利要求1所述的一种木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料，其特征在于所述的木质纤维板状基材是由按质量份数比为100份的木质纤维和0.5～5.0份的聚酰胺环氧氯丙烷树脂制成。
3.根据权利要求1或2所述的一种木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料，其特征在于所述的不饱和聚酯树脂溶液是不饱和聚酯树脂为48％～60％(质量)的不饱和聚酯树脂的苯乙烯溶液。
4.根据权利要求3所述的一种木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料，其特征在于所述的过氧化甲乙酮的质量为不饱和聚酯树脂溶液质量的0.2％～0.8％。
5.根据权利要求1、2或4所述的一种木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料，其特征在于所述的木质纤维为硫酸盐法木浆、回收牛皮纸的再生木浆、回收牛皮纸箱板纸的再生木浆和制备纤维板用的热磨木纤维中的一种或者其中几种的组合。
6.如权利要求1所述的一种木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料的制备方法，其特征在于一种木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料的制备方法按以下步骤进行：一、按质量份数比称取100份的木质纤维和0.2～5.3份的聚酰胺环氧氯丙烷树脂，先将木质纤维依次加入纤维疏解器中疏解，之后放入打浆机中，同时将称取的聚酰胺环氧氯丙烷树脂加入到打浆机中进行打浆，使木质纤维均匀分散在水中，得到均匀的木质纤维浆；二、将经步骤一得到的均匀的木质纤维浆加入纤维板成型机中，铺装成纤维浆板胚，经压制及干燥，制成厚度为0.2mm～5mm、密度为300kg/m3～900kg/m3的木质纤维板状基材；三、将不饱和聚酯树脂用苯乙烯稀释得到不饱和聚酯树脂为45％～65％(质量)的不饱和聚酯树脂溶液，然后按不饱和聚酯树脂溶液质量的0.1％～1％加入过氧化甲乙酮，混合均匀，得到不饱和聚酯树脂胶液；四、在辊式涂胶机中，将经步骤三得到的不饱和聚酯树脂胶液浸涂于经步骤二得到的木质纤维板状基材上，其中不饱和聚酯树脂胶液的质量为木质纤维板状基材质量的40％～90％，然后将浸涂后的木质纤维板状基材在室温下陈化1min～60min；五、将经步骤四处理的木质纤维板状基材放在辊式预压机中预压，预压压力为5MPa～25MPa、木质纤维板状基材前进的速率为200mm/min～2000mm/min，得到预压后的基材，并将预压从基材中挤出的胶液回收；六、将经步骤五得到的预压后的基材整齐地层叠在一起，放入涂有脱模剂的热压成型机中热压成型，热压的温度为110℃～150℃、热压的压力为6MPa～20MPa、热压的时间按复合材料的厚度计算，每毫米保持100s～300s，得到木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料。
7.根据权利要求6所述的一种木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料的制备方法，其特征在于步骤二中所述的干燥是在温度为90℃～150℃的条件下，干燥至木质纤维板状基材的含水率≤15％。
8.根据权利要求6或7所述的一种木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料的制备方法，其特征在于步骤六中所述的脱模剂为硬脂酸、硬脂酸锌或石蜡。
9.根据权利要求8所述的一种木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料的制备方法，其特征在于步骤五中预压压力为8MPa～22MPa、木质纤维板状基材前进的速率为300mm/min～1800mm/min。
10.根据权利要求6、7或9所述的一种木质纤维-不饱和聚酯交联型木塑复合材料的制备方法，其特征在于步骤六中热压的温度为115℃～145℃、热压的压力为8MPa～18MPa、热压的时间按复合材料的厚度计算，每毫米保持120s～280s。
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