CN102172946A - 木塑复合材料制备中木纤维预处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种木塑复合材料制备中木纤维预处理方法，步骤为：(1)将木纤维浸泡于NaOH溶液中，浸泡，再用去离子水冲洗呈中性，烘干至恒重；(2)将(1)得到的木纤维放入烘箱中恒温处理；(3)将(2)处理后的木纤维均匀喷雾硅烷偶联剂，晾干，然后烘干备用。或者，将(1)处理后的木纤维投入到汽爆罐中，关闭容器，将热蒸汽通入汽爆罐，待压力恒定到所需值后，保压，而后快速打开与接收器相连的球型阀，瞬间泄压，闪爆出的纤维借助压差进入接收器中，收集后洗涤干燥处理，备用。本发明方法可以改善木纤维在聚合物中不能分散均匀，结合面强度低的问题。

Description

木塑复合材料制备中木纤维预处理方法

技术领域

本发明涉及一种木塑复合材料的制备，具体地说，涉及的是一种木塑复合材料制备中木纤维预处理方法。

背景技术

近年来，由于全球能源和环境问题的日益突出，采用自然界丰富的天然木纤维替代合成纤维增强树脂的木塑复合材料逐渐受到人们的关注。木塑复合材料结合了塑料与木材的优点，具有使用寿命长、美观、造价低、防虫、防腐、抗滑、可喷涂、比纯塑料产品的硬度高，与木材一样具有可加工、粘接和固定等优点，并可再回收利用。因此，广泛应用于门窗、地板、墙壁的建筑、舰船、栅栏、家具、汽车材料等。木纤维资源丰富、价格低廉、可回收、可降解、可再生，因此开发木塑复合材料对于解决森林资源匮乏、石油资源日益短缺是一种非常有效的手段。

现有木塑复合材料的制备方法一般有：挤出成型、注射成型和热压成型，挤出成型可分为一步法和多步法。一步法是木塑复合材料的配混、脱挥及制品挤出在一个设备或一组设备内连续完成。多步法是木塑复合材料的配混、脱挥和制品挤出在不同设备中完成，可以先将原材料配混制成中间木塑粒料，然后再挤出加工成制品。采用一步法时，若脱挥、脱水不佳将使产品因有气泡而力学性能大幅度降低；同时，它要求制品的结构不能太复杂。所以，实际加工过程中一步法经常由于木粉含水量高和制品结构复杂而受到限制。

目前木塑复合材料产业化生产所采用的大部分是多步法。因为一般木粉的添加量比较高，在木塑复合材料制备过程中亲水性木纤维与憎水性聚合物之间存着比较大的界面能差，两者界面很难充分融合，且木纤维表面存在着大量的羟基基团易形成氢键导致聚集，从而使木纤维在聚合物中不能分散均匀，而这些木纤维的团聚体在外力的作用下易导致应力集中，使得制品的物理力学性能大幅度下降，影响到其的广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的上述不足，提供一种木塑复合材料制备中木纤维预处理方法，通过该方法可以改善木纤维在聚合物中不能分散均匀，结合面强度低的问题。

为实现上述的目的，本发明所述的木塑复合材料制备中木纤维预处理方法，具体为：

(1)将木纤维浸泡于NaOH溶液中，浸泡，再用去离子水冲洗呈中性，烘干至恒重。

(2)将(1)得到的木纤维放入烘箱中恒温处理。

(3)将(2)处理后的木纤维均匀喷雾硅烷偶联剂，晾干，然后烘干备用。

或者，将(1)处理后的木纤维投入到汽爆罐中，关闭容器，将热蒸汽通入汽爆罐，待压力恒定到所需值后，保压，而后快速打开与接收器相连的球型阀，瞬间泄压，闪爆出的纤维借助压差进入接收器中，收集后洗涤干燥处理，备用。

进一步的，所述(1)中NaOH溶液是指质量分数为10％的NaOH溶液。

进一步的，所述(1)中浸泡是指常温下浸泡4h。

进一步的，所述(2)中恒温处理，是指烘箱中200℃热空气恒温处理4h。

进一步的，所述(3)中硅烷偶联剂是指KH-550的乙醇溶液。

进一步的，所述(3)中烘干，其温度为80℃。

本发明采用上述的预处理方法对木纤维进行处理，未经处理的纤维表面存在许多杂质，在复合界面形成弱边界层，而经过处理后，除去了杂质和少量半纤维素等，表面变得比较粗糙，当与塑料共混时，两者之间发生机械互锁作用、增强了界面性质，因此提高了复合材料的冲击强度。而如果采用蒸汽爆破处理，则各项性能都可以获得较好的情况，冲击强度比未处理有大大的提高，弯曲强度和弯曲模量也有所提高，有效的提高了木纤维和聚合物之间的界面粘合性。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步的解释，但是以下的内容不用于限定本发明的保护范围。

实施例1

本实施例提供一种木塑复合材料制备中木纤维预处理方法，具体为：

(1)将木纤维浸泡于NaOH溶液中，常温下浸泡，再用去离子水冲洗呈中性，烘干至恒重。

(2)将(1)得到的木纤维放入烘箱中恒温处理。

(3)将(2)处理后的木纤维均匀喷雾乙醇溶液，晾干，然后烘干备用。

所述(1)中NaOH溶液是指质量分数为10％的NaOH溶液。

所述(1)中浸泡是指常温下浸泡4h。

所述(2)中恒温处理，是指烘箱中200℃热空气恒温处理4h。

所述(3)中硅烷偶联剂是指KH-550的乙醇溶液。

所述(3)中烘干，其温度为80℃。

实施例2

本实施例提供一种木塑复合材料制备中木纤维预处理方法，具体为：

(1)将木纤维浸泡于NaOH溶液中，浸泡，再用去离子水冲洗呈中性，烘干至恒重。

(2)将(1)处理后的木纤维投入到汽爆罐中，关闭容器，将热蒸汽通入汽爆罐，待压力恒定到所需值后，保压，而后快速打开与接收器相连的球型阀，瞬间泄压，闪爆出的纤维借助压差进入接收器中，收集后洗涤干燥处理，备用。

所述(1)中NaOH溶液是指质量分数为10％的NaOH溶液。

所述(1)中浸泡是指常温下浸泡4h。

所述(2)汽爆罐的温度和压力根据具体需要进行设置，可以针对不同类型的木纤维进行调整。

所述(2)中保压，时间为30分钟。

所述(2)干燥处理，其温度为80℃。

经过上述实施例，未处理的复合材料的冲击强度为8.08KJ·m^-2，经过本发明方法处理的复合材料的冲击强度均有提高，其中经过实施例1处理后复合材料的冲击强度达13.74KJ·m^-2，比未处理时提高了70％，这是因为木纤维未经过处理时，纤维表面存在许多杂质，在复合界面形成弱边界层，而经过碱处理后，除去了杂质和半纤维素等，表面变得比较粗糙，当与聚合物共混时，两者基体发生机械互锁作用、增强了界面性质，因此提高了复合材料的冲击强度。

木纤维经过实施例2蒸汽爆破处理后各项性能较好，冲击强度达14.23KJ·m^-2，与未处理时提高了76％，弯曲强度和弯曲模量也有所提高，分别达到28.795MPa、1.060GPa。这说明蒸汽爆破处理有效的提高了SF与PP的界面粘合性。

Claims (10)

1.一种木塑复合材料制备中木纤维预处理方法，其特征在于步骤为：

(1)将木纤维浸泡于NaOH溶液中，浸泡，再用去离子水冲洗呈中性，烘干至恒重；

(2)将(1)得到的木纤维放入烘箱中恒温处理；

(3)将(2)处理后的木纤维均匀喷雾硅烷偶联剂，晾干，然后烘干备用。

2.根据权利要求1所述的木塑复合材料制备中木纤维预处理方法，其特征在于：所述(1)中NaOH溶液是指质量分数为10％的NaOH溶液。

3.根据权利要求1所述的木塑复合材料制备中木纤维预处理方法，其特征在于：所述(1)中浸泡是指常温下浸泡4h。

4.根据权利要求1所述的木塑复合材料制备中木纤维预处理方法，其特征在于：所述(2)中恒温处理，是指烘箱中200℃热空气恒温处理4h。

5.根据权利要求1所述的木塑复合材料制备中木纤维预处理方法，其特征在于：所述(3)中硅烷偶联剂是指KH-550的乙醇溶液。

6.根据权利要求1所述的木塑复合材料制备中木纤维预处理方法，其特征在于：所述(3)中烘干，其温度为80℃。

7.一种木塑复合材料制备中木纤维预处理方法，其特征在于：步骤为：

(1)将木纤维浸泡于NaOH溶液中，浸泡，再用去离子水冲洗呈中性，烘干至恒重；

(2)将(1)处理后的木纤维投入到汽爆罐中，关闭容器，将热蒸汽通入汽爆罐，待压力恒定到所需值后，保压，而后快速打开与接收器相连的球型阀，瞬间泄压，闪爆出的纤维借助压差进入接收器中，收集后洗涤干燥处理，备用。

8.根据权利要求7所述的木塑复合材料制备中木纤维预处理方法，其特征在于：所述(1)中NaOH溶液是指质量分数为10％的NaOH溶液；浸泡是指常温下浸泡4h。

9.根据权利要求7所述的木塑复合材料制备中木纤维预处理方法，其特征在于：所述(2)中保压，时间为30分钟；

10.根据权利要求7所述的木塑复合材料制备中木纤维预处理方法，其特征在于：所述(2)干燥处理，其温度为80℃。