CN103341938A

CN103341938A - 仿木结构木塑复合板材制备方法

Info

Publication number: CN103341938A
Application number: CN2013102415940A
Authority: CN
Inventors: 王伟宏; 唐伟; 王清文
Original assignee: Northeast Forestry University
Current assignee: Northeast Forestry University
Priority date: 2013-06-18
Filing date: 2013-06-18
Publication date: 2013-10-09

Abstract

仿木结构木塑复合板材制备方法，它涉及仿木结构木塑复合板材制备方法。本发明要解决现有木塑材料强重比低、成本高以及幅面小的问题。本发明的方法为：将竹竿与塑料粉末层层铺到模具中，然后进行热压成型，冷却后脱模即得。本发明的板材利用废弃的细小竹竿和废旧塑料，具有加工工艺简单、成本低廉、制品幅面较大、密度低、强度和弹性模量高、抗蠕变的优点，同时克服了木材容易产生干缩湿胀的缺点。本发明应用于房屋、桥梁、车船制造等领域。

Description

仿木结构木塑复合板材制备方法

技术领域

本发明涉及仿木结构木塑复合板材制备方法。

背景技术

木材具有低密度高强度、可生物降解的优势，作为工程材料在房屋、桥梁、车船制造等领域具有广泛应用。但由于世界范围内的木材资源短缺和材质的下降，现今难以获得高强重比、低成本、大幅面的木质建筑材料。但我国拥有丰富的竹材资源，竹子生长速度快，产量高，且许多力学和理化性质优于木材，在南方地区是传统的建筑材料，被应用于房屋、简易桥梁等设施。竹子中空，具有强重比极高的优势。但细小的竹竿无法作建筑材料使用，一般用来扎篱笆、晾衣杆等。有的竹子种类本身也不能生长为大直径材，加工利用都受限制。

目前，竹材人造板的加工一般包含以下几个步骤：1）首先必须将圆形的竹筒压溃或者剖分开来，然后刨切成扁平状再进行后续加工。2）将径级较大的竹子旋切成竹单板条，再拼接成大幅面单板用来制造胶合板。3）竹子表面的竹青、竹黄含有脂肪、蜡、硅等成分，与极性的热固性树脂难以交联固化，需要进行化学处理或物理切削去掉竹青竹黄。4）竹子与热塑性塑料复合制造板材时，必须先将竹子加工成粉末或细小纤维，再与塑料颗粒混配、熔融复合、挤出成型、冷却成条状型材。竹材材质坚硬，上述加工过程需要耗费大量人力和动力，工序繁琐，增加成本。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有大幅面优质木质建筑材料短缺、竹材人造板加工工艺繁琐、成本高以及木/塑板材幅面小的问题，而提供仿木结构竹塑复合板材制造方法。

本发明的仿木结构木塑复合板材制备方法，是按照以下步骤进行的：

一、板坯铺装：在模具底层铺撒一层塑料粉末，然后在上面平铺一层竹竿，在竹竿上再铺撒塑料粉末；继续在上面铺摆竹竿，然后再铺撒一层塑料粉末；

二、重复步骤一的操作直至板坯厚度为10～60mm；

三、预热：将步骤二铺装了板坯的模具放在130℃～140℃温度下预热，使板坯内外都升温至130℃～140℃后，盖上模具盖；

四、热压成型：将步骤三预热过的模具在温度为160℃～185℃、压力为1.5～3MPa的条件下，按照每毫米板坯热压1.2～1.8min进行热压；

五、脱模：将步骤四热压后的模具冷却55℃以下，然后脱除模具，即得仿木结构木塑复合板材。

本发明包含以下有益效果：

本发明选用适合的非极性热塑性树脂，采用简单的加工工艺即可制造出强重比高的建筑材料，性能优于现有的木/塑复合材料，可替代高强度的木材加以应用，且成本低廉。

本发明模拟天然木材的生物构造，制备具有孔状结构、孔壁坚硬、单元孔柱紧密粘结的新型材料，具有加工工艺简单、成本低廉、制品幅面较大、密度低、力学性能高的优点，同时克服了木材容易产生干缩湿胀的缺点。

选用直径5-20mm的细竹竿作为支撑结构，竹竿具有中空结构，竹壁坚硬，在本发明中起到类似木材细胞的作用；选用粉末状的聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等热塑性塑料作为基体树脂，将竹竿粘连到一起，起到类似粘结木材细胞的木质素的作用。竹竿表面的竹青含有蜡质成分，极性低，渗透性差，与塑料的相容性好于木材。为提高结合复合板材强度，可在塑料中添加占塑料量3-6%的偶联剂，如马来酸酐接枝聚乙烯或马来酸酐接枝聚丙烯等。

附图说明

图1为仿木结构板材的横断面图，其中，图中的

代表竹竿。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的仿木结构木塑复合板材制备方法，是按照以下步骤进行的：

二、重复步骤一的操作直至板坯厚度为10～60mm；

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的塑料粉末为聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯，其中，塑料为回收的塑料或原生塑料，塑料粉末的粒径为40～120目。其它步骤及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或二不同的是：所述的竹竿的含水率为8%以下。其它步骤及参数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：步骤一中所述的铺装操作中，将竹竿用金属丝或合成纤维沿竹竿横向方向进行捆绑，沿竹竿长度方向每隔300～500mm捆绑一次。其它步骤及参数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：所述的塑料粉末中掺混占塑料质量为3～6%的偶联剂。其它步骤及参数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：所述的偶联剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、硅烷偶联剂、酞酸酯偶联剂或或其它有利于提高热塑性塑料与生物质纤维相容性的材料。其它步骤及参数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：所述的竹竿直径为5～20mm。其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。

通过以下试验验证本发明的有益效果：

试验1

本试验的仿木结构木塑复合板材制备方法，是按照以下步骤进行的：

一、板坯铺装：根据幅面要求将细竹竿截断成竹杆直径为5～10mm，长为1米的竹竿，在模具底层铺撒一层塑料粉末（塑料粉末为聚乙烯与马来酸酸酐接枝聚乙烯的混合物，马来酸酐接枝聚乙烯质量为聚乙烯的4%），然后在上面平铺一层竹竿，再铺撒塑料粉末盖住竹竿；继续在上面铺摆竹竿，然后再铺撒一层塑料粉末；每隔300～400mm距离将同一层相邻的2-4根竹竿困扎在一起。

二、重复步骤一的操作直至板坯厚度达到20mm；

预热：将铺放了板坯竹竿/塑料粉末的模具放到烘箱中预热，使板坯内外层温度都达到130℃，盖上模具；

三、热压成型：将步骤二的模具在温度为175～180℃、压力为1.5MPa的条件下，按照每毫米板坯热压1.2min进行热压；

四、脱模：将步骤三热压后的模具冷却55℃，然后脱除模具，即得仿木结构木塑复合板材。

本试验采用的竹竿直径为5～10mm，竹竿干燥到8%含水率。

本试验制备得到的仿木结构木塑复合板材的抗弯强度70MPa,弹性模量为8GPa，冲击强度为75KJ/m²，密度为0.64g/cm³。

试验2

一、板坯铺装：根据幅面要求将细竹竿截断成竹杆直径为5～10mm，长为1.5米的竹竿，在模具底层铺撒一层塑料粉末（塑料粉末为聚乙烯与马来酸酐接枝聚乙烯的混合物,马来酸酐接枝聚乙烯质量为聚乙烯的5%），然后在上面平铺一层竹竿，再铺撒塑料粉末盖住竹竿；继续在上面铺摆竹竿，然后再铺撒一层塑料粉末；每隔300-400mm距离将同一层相邻的2-4根竹竿困扎在一起。

二、重复步骤一的操作直至板坯厚度达到25mm；

预热：将铺放了板坯竹竿/塑料粉末的模具放到烘箱中预热，时板坯内外层都达到140℃，盖上模具；

三、热压成型：将步骤二的模具在温度为180～182℃、压力为1.5-2MPa的条件下，按照每毫米板坯热压1.1min进行热压；

本试验采用的竹竿直径为5～15mm，竹竿干燥到8%含水率。本试验在塑料粉末中掺混占塑料重量为25-30%的木纤维。

本试验在铺竹竿时采用金属丝进行捆绑，根据板材长度设定捆绑间距为300～400mm。

本试验制备得到的仿木结构木塑复合板材的抗弯强度为80MPa左右，抗弯弹性模量为9GPa左右，冲击强度85KJ/m²，板材密度0.67g/cm³。

Claims

1.仿木结构木塑复合板材制备方法，其特征在于所述的仿木结构木塑复合板材制备方法是按照以下步骤进行的：

二、重复步骤一的操作直至板坯厚度为10～60mm；

2.根据权利要求1所述的仿木结构木塑复合板材制备方法，其特征在于所述的塑料粉末为聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯，其中，塑料为回收的塑料或原生塑料，塑料粉末的粒径为40～120目。

3.根据权利要求1所述的仿木结构木塑复合板材制备方法，其特征在于所述的竹竿的含水率为8%以下。

4.根据权利要求1所述的仿木结构木塑复合板材制备方法，其特征在于步骤一中所述的铺装操作中，将竹竿用金属丝或合成纤维沿竹竿横向方向进行捆绑，沿竹竿长度方向每隔300～500mm捆绑一次。

5.根据权利要求1或2所述的仿木结构木塑复合板材制备方法，其特征在于所述的塑料粉末中掺混占塑料质量为3～6%的偶联剂。

6.根据权利要求5所述的仿木结构木塑复合板材制备方法，其特征在于所述的偶联剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、硅烷偶联剂、酞酸酯偶联剂或其它提高热塑性塑料与生物质纤维相容性的材料。

7.根据权利要求1所述的仿木结构木塑复合板材制备方法，其特征在于所述的竹竿直径为5～20mm。