CN106497114A - 一种木塑复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种木塑复合材料的制备方法，属于木塑材料制备领域。该方法首先从造纸污泥中提取到高纤维含量的表层污泥，用它作为引发剂和木屑在复合酶和茶籽油的共同作用下提取木质纤维，并减少其表面羟基数量，再用天然树脂桃胶对木质纤维表面改性，在其表面接枝树脂颗粒，增加木质纤维和塑料间的界面结合能力，最后再辅以增强剂、塑料混炼热压即可得到木塑复合材料。本发明极大的提高了木塑复合材料中木质纤维的含量，增强木质纤维与塑料的结合紧密性，增强木塑复合材料的木质感，并且生产成本得以降低，具有广阔的应用前景。

Description

一种木塑复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种木塑复合材料的制备方法，属于木塑材料制备领域。
背景技术
造纸工业产生大量造纸废水，造纸废水脱水处理后的产物造纸污泥成分复杂，随意处理不仅是对自然环境严重的破坏，也是对资源的浪费。木塑复合材料简称是一种以木纤维为增强材料，通过预处理与热塑性基体聚合物复合的一种新型材料。它同时兼有木材和塑料的优点，具有代木作用，可以减缓我国木材资源贫乏的情况，同时具有塑料的耐水、防腐、易着色等优势。并可以有效地解决世界森林资源日益缺乏以及大量废旧塑料对环境造成的“白色污染”问题，是良好的以塑代木，以塑代钢新型环保材料，具有很好的市场应用前景。
目前，木塑技术存在两点关键性的缺陷阻碍了木塑产业的发展，一是未塑化的极性木质纤维与塑料的相容性差，塑料与木质纤维的结合不紧密，导致整个材料的品质下降，二是使用的塑料比例大，木质效果不理想，生产成本高。没有价格优势，难以打开市场。
发明内容
本发明主要解决的技术问题，针对目前现有的木塑材料中木质纤维与塑料基体间的界面结合性差，导致两者结合不紧，降低了整个材料的品质，并且复合材料中纤维用量少，木质特性低，成本高昂的缺陷，提供了一种木塑复合材料的制备方法。该方法首先从造纸污泥中提取到高纤维含量的表层污泥，用它作为引发剂和木屑在复合酶和茶籽油的共同作用下提取木质纤维，并减少其表面羟基数量，再用天然树脂桃胶对木质纤维表面改性，在其表面接枝树脂颗粒，增加木质纤维和塑料间的界面结合能力，最后再辅以增强剂、塑料混炼热压即可得到木塑复合材料。本发明极大的提高了木塑复合材料中木质纤维的含量，增强木质纤维与塑料的结合紧密性，增强木塑复合材料的木质感，并且生产成本得以降低，具有广阔的应用前景。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）按重量份数计，称取100～120份造纸污泥、0.11～0.32份丁二烯基三乙氧基硅烷、30～40份质量分数为70%乙醇溶液依次放入胶体磨中以6000～7000r/min转速研磨1～2h后出料装入直径为30cm的圆形玻璃容器中，再将容器放入烘箱，在105～110℃下静置烘干至恒重，用刮刀在烘干污泥表层刮取5mm厚的污泥层，即高纤维污泥提取物；
（2）称取15～20kg装潢后废弃的木屑装入陶瓷缸中，向缸中加水直至将木屑完全浸没，再向缸中加入300～500g上述刮取的高纤维污泥提取物和1～2L茶籽油，搅拌均匀得混合物，再向混合物中加入30～40g纤维素酶、10～15g果胶酶和20～30g淀粉酶；
（3）待酶添加完毕后，向缸中加入2～3L乙醚，用搅拌机搅拌20～30min后将其转入30～40℃的温室中，搅拌反应6～8h后过滤得到滤渣，将滤渣放入烘箱，在120～130℃下干燥2～3h后粉碎并过100目筛，得到木质纤维；
（4）将上述得到的木质纤维和桃胶按质量比为1:1混合后装入陶瓷发酵罐中，向罐中加入两者总质量1～2倍的沼气池中的沼气液和木质纤维质量10%的质量分数为30%双氧水，加热升温至35～45℃，搅拌10～15min密闭罐口，在30～40℃下保温发酵5～7天，发酵结束后过滤得到滤渣，干燥后即得改性木质纤维；
（5）按重量份数计，称取50～60份上述改性木质纤维、30～40份聚丙烯、3～5份纳米二氧化硅、2～4份蒙脱土和3～4份十二烷基硫酸钠依次装入转矩流变仪中，在180～200℃下以100～120r/min转速混炼20～30min得到木塑混合料；
（6）将上述得到的木塑混合料注入预先涂抹过液体石蜡的不锈钢模具中，调节平板硫化机的热压温度为160～170℃，以5～8MPa的压力热压15～20min后待其自然冷却固化，拆模即得木塑复合材料。
本发明的应用方法是：将制得的木塑复合材料制成木塑地板，经检测本发明制成的木塑复合材料拉伸强度为50～60MPa，抗弯强度80～90MPa，抗冲击强度达到30～40KJ/m2，并且具有抗老化功能，较普通木塑材料使用寿命延长了3～5年，具有极佳的应用前景。
本发明的有益效果是：
（1）本发明制得的木塑复合材料极大的提高了木塑复合材料中木质纤维的含量，增强木质纤维与塑料的结合紧密性，增强木塑复合材料的木质感，并且生产成本得以降低；
（2）本发明制得的木塑复合材料具有优异的机械性能，拉伸强度为50～60MPa，抗弯强度80～90MPa，抗冲击强度达到30～40KJ/m2；
（3）本发明制得的木塑复合材料具有抗老化功能，较普通木塑材料使用寿命延长了3～5年。
具体实施方式
按重量份数计，称取100～120份造纸污泥、0.11～0.32份丁二烯基三乙氧基硅烷、30～40份质量分数为70%乙醇溶液依次放入胶体磨中以6000～7000r/min转速研磨1～2h后出料装入直径为30cm的圆形玻璃容器中，再将容器放入烘箱，在105～110℃下静置烘干至恒重，用刮刀在烘干污泥表层刮取5mm厚的污泥层，即高纤维污泥提取物；称取15～20kg装潢后废弃的木屑装入陶瓷缸中，向缸中加水直至将木屑完全浸没，再向缸中加入300～500g上述刮取的高纤维污泥提取物和1～2L茶籽油，搅拌均匀得混合物，再向混合物中加入30～40g纤维素酶、10～15g果胶酶和20～30g淀粉酶；待酶添加完毕后，向缸中加入2～3L乙醚，用搅拌机搅拌20～30min后将其转入30～40℃的温室中，搅拌反应6～8h后过滤得到滤渣，将滤渣放入烘箱，在120～130℃下干燥2～3h后粉碎并过100目筛，得到木质纤维；将上述得到的木质纤维和桃胶按质量比为1:1混合后装入陶瓷发酵罐中，向罐中加入两者总质量1～2倍的沼气池中的沼气液和木质纤维质量10%的质量分数为30%双氧水，加热升温至35～45℃，搅拌10～15min密闭罐口，在30～40℃下保温发酵5～7天，发酵结束后过滤得到滤渣，干燥后即得改性木质纤维；按重量份数计，称取50～60份上述改性木质纤维、30～40份聚丙烯、3～5份纳米二氧化硅、2～4份蒙脱土和3～4份十二烷基硫酸钠依次装入转矩流变仪中，在180～200℃下以100～120r/min转速混炼20～30min得到木塑混合料；将上述得到的木塑混合料注入预先涂抹过液体石蜡的不锈钢模具中，调节平板硫化机的热压温度为160～170℃，以5～8MPa的压力热压15～20min后待其自然冷却固化，拆模即得木塑复合材料。
实例1
按重量份数计，称取100份造纸污泥、0.11份丁二烯基三乙氧基硅烷、30份质量分数为70%乙醇溶液依次放入胶体磨中以6000r/min转速研磨1h后出料装入直径为30cm的圆形玻璃容器中，再将容器放入烘箱，在105℃下静置烘干至恒重，用刮刀在烘干污泥表层刮取5mm厚的污泥层，即高纤维污泥提取物；称取15kg装潢后废弃的木屑装入陶瓷缸中，向缸中加水直至将木屑完全浸没，再向缸中加入300g上述刮取的高纤维污泥提取物和1L茶籽油，搅拌均匀得混合物，再向混合物中加入30g纤维素酶、10g果胶酶和20g淀粉酶；待酶添加完毕后，向缸中加入2L乙醚，用搅拌机搅拌20min后将其转入30℃的温室中，搅拌反应6h后过滤得到滤渣，将滤渣放入烘箱，在120℃下干燥2h后粉碎并过100目筛，得到木质纤维；将上述得到的木质纤维和桃胶按质量比为1:1混合后装入陶瓷发酵罐中，向罐中加入两者总质量1倍的沼气池中的沼气液和木质纤维质量10%的质量分数为30%双氧水，加热升温至35℃，搅拌10min密闭罐口，在30℃下保温发酵5天，发酵结束后过滤得到滤渣，干燥后即得改性木质纤维；按重量份数计，称取50份上述改性木质纤维、30份聚丙烯、3份纳米二氧化硅、2份蒙脱土和3份十二烷基硫酸钠依次装入转矩流变仪中，在180℃下以100r/min转速混炼20min得到木塑混合料；将上述得到的木塑混合料注入预先涂抹过液体石蜡的不锈钢模具中，调节平板硫化机的热压温度为160℃，以5MPa的压力热压15min后待其自然冷却固化，拆模即得木塑复合材料。
本发明的应用方法是：将制得的木塑复合材料制成木塑地板，经检测本发明制成的木塑复合材料拉伸强度为50MPa，抗弯强度80MPa，抗冲击强度达到30KJ/m2，并且具有抗老化功能，较普通木塑材料使用寿命延长了3年，具有极佳的应用前景。
实例2
按重量份数计，称取110份造纸污泥、0.22份丁二烯基三乙氧基硅烷、35份质量分数为70%乙醇溶液依次放入胶体磨中以6500r/min转速研磨2h后出料装入直径为30cm的圆形玻璃容器中，再将容器放入烘箱，在108℃下静置烘干至恒重，用刮刀在烘干污泥表层刮取5mm厚的污泥层，即高纤维污泥提取物；称取18kg装潢后废弃的木屑装入陶瓷缸中，向缸中加水直至将木屑完全浸没，再向缸中加入400g上述刮取的高纤维污泥提取物和2L茶籽油，搅拌均匀得混合物，再向混合物中加入35g纤维素酶、13g果胶酶和25g淀粉酶；待酶添加完毕后，向缸中加入3L乙醚，用搅拌机搅拌25min后将其转入30～40℃的温室中，搅拌反应7h后过滤得到滤渣，将滤渣放入烘箱，在125℃下干燥3h后粉碎并过100目筛，得到木质纤维；将上述得到的木质纤维和桃胶按质量比为1:1混合后装入陶瓷发酵罐中，向罐中加入两者总质量2倍的沼气池中的沼气液和木质纤维质量10%的质量分数为30%双氧水，加热升温至40℃，搅拌13min密闭罐口，在35℃下保温发酵6天，发酵结束后过滤得到滤渣，干燥后即得改性木质纤维；按重量份数计，称取55份上述改性木质纤维、35份聚丙烯、4份纳米二氧化硅、3份蒙脱土和4份十二烷基硫酸钠依次装入转矩流变仪中，在190℃下以110r/min转速混炼25min得到木塑混合料；将上述得到的木塑混合料注入预先涂抹过液体石蜡的不锈钢模具中，调节平板硫化机的热压温度为165℃，以6MPa的压力热压18min后待其自然冷却固化，拆模即得木塑复合材料。
本发明的应用方法是：将制得的木塑复合材料制成木塑地板，经检测本发明制成的木塑复合材料拉伸强度为55MPa，抗弯强度85MPa，抗冲击强度达到35KJ/m2，并且具有抗老化功能，较普通木塑材料使用寿命延长了4年，具有极佳的应用前景。
实例3
按重量份数计，称取120份造纸污泥、0.32份丁二烯基三乙氧基硅烷、40份质量分数为70%乙醇溶液依次放入胶体磨中以7000r/min转速研磨2h后出料装入直径为30cm的圆形玻璃容器中，再将容器放入烘箱，在110℃下静置烘干至恒重，用刮刀在烘干污泥表层刮取5mm厚的污泥层，即高纤维污泥提取物；称取20kg装潢后废弃的木屑装入陶瓷缸中，向缸中加水直至将木屑完全浸没，再向缸中加入500g上述刮取的高纤维污泥提取物和2L茶籽油，搅拌均匀得混合物，再向混合物中加入40g纤维素酶、15g果胶酶和30g淀粉酶；待酶添加完毕后，向缸中加入3L乙醚，用搅拌机搅拌30min后将其转入40℃的温室中，搅拌反应8h后过滤得到滤渣，将滤渣放入烘箱，在130℃下干燥3h后粉碎并过100目筛，得到木质纤维；将上述得到的木质纤维和桃胶按质量比为1:1混合后装入陶瓷发酵罐中，向罐中加入两者总质量2倍的沼气池中的沼气液和木质纤维质量10%的质量分数为30%双氧水，加热升温至45℃，搅拌15min密闭罐口，在40℃下保温发酵7天，发酵结束后过滤得到滤渣，干燥后即得改性木质纤维；按重量份数计，称取60份上述改性木质纤维、40份聚丙烯、5份纳米二氧化硅、4份蒙脱土和4份十二烷基硫酸钠依次装入转矩流变仪中，在200℃下以120r/min转速混炼30min得到木塑混合料；将上述得到的木塑混合料注入预先涂抹过液体石蜡的不锈钢模具中，调节平板硫化机的热压温度为170℃，以8MPa的压力热压20min后待其自然冷却固化，拆模即得木塑复合材料。
本发明的应用方法是：将制得的木塑复合材料制成木塑地板，经检测本发明制成的木塑复合材料拉伸强度为60MPa，抗弯强度90MPa，抗冲击强度达到40KJ/m2，并且具有抗老化功能，较普通木塑材料使用寿命延长了5年，具有极佳的应用前景。

Claims (1)

1.一种木塑复合材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）按重量份数计，称取100～120份造纸污泥、0.11～0.32份丁二烯基三乙氧基硅烷、30～40份质量分数为70%乙醇溶液依次放入胶体磨中以6000～7000r/min转速研磨1～2h后出料装入直径为30cm的圆形玻璃容器中，再将容器放入烘箱，在105～110℃下静置烘干至恒重，用刮刀在烘干污泥表层刮取5mm厚的污泥层，即高纤维污泥提取物；
（2）称取15～20kg装潢后废弃的木屑装入陶瓷缸中，向缸中加水直至将木屑完全浸没，再向缸中加入300～500g上述刮取的高纤维污泥提取物和1～2L茶籽油，搅拌均匀得混合物，再向混合物中加入30～40g纤维素酶、10～15g果胶酶和20～30g淀粉酶；
（3）待酶添加完毕后，向缸中加入2～3L乙醚，用搅拌机搅拌20～30min后将其转入30～40℃的温室中，搅拌反应6～8h后过滤得到滤渣，将滤渣放入烘箱，在120～130℃下干燥2～3h后粉碎并过100目筛，得到木质纤维；
（4）将上述得到的木质纤维和桃胶按质量比为1:1混合后装入陶瓷发酵罐中，向罐中加入两者总质量1～2倍的沼气池中的沼气液和木质纤维质量10%的质量分数为30%双氧水，加热升温至35～45℃，搅拌10～15min密闭罐口，在30～40℃下保温发酵5～7天，发酵结束后过滤得到滤渣，干燥后即得改性木质纤维；
（5）按重量份数计，称取50～60份上述改性木质纤维、30～40份聚丙烯、3～5份纳米二氧化硅、2～4份蒙脱土和3～4份十二烷基硫酸钠依次装入转矩流变仪中，在180～200℃下以100～120r/min转速混炼20～30min得到木塑混合料；
（6）将上述得到的木塑混合料注入预先涂抹过液体石蜡的不锈钢模具中，调节平板硫化机的热压温度为160～170℃，以5～8MPa的压力热压15～20min后待其自然冷却固化，拆模即得木塑复合材料。
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