CN107793675A - 一种木塑复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：（1）木粉处理、（2）纤维填料处理、（3）混炼造粒、（4）挤出成型。本发明对木塑复合材料的制备方法进行了特殊的改进处理，在各步骤的共同配合作用下，最终制得的PVC木塑复合材料具有良好的耐磨、抗弯、耐冲击强度等，且其致密度高，吸水膨胀率低，综合品质好，极具推广使用价值。

Description

一种木塑复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种木塑复合材料的制备方法。
背景技术
木塑复合材料是一种新型环保材料，以植物的木质粉料或木纤维作为增强填料，经过预处理后与热塑性塑料(1 种或多种) 混合，同时添加一些其他助剂，经过热压、挤出、注塑等方式加工而成的复合材料。木塑复合材料兼备了木材和塑料的双重特性，可加工制成多种颜色，纹理和加工性能与木材相似，同时还具有化学性能稳定、强度高、抗虫菌效果较好、可回收利用等优点，是一种理想的代木材料。优良的综合性能使木塑复合材料有着广泛的应用领域，近年来在建筑及家装材料领域中较为活跃。PVC木塑复合材料是木塑复合材料中产量、用量较大的一种，其加工使用特性好，但随着设计要求的不断提升，现有的多数PVC木塑复合材料的综合使用品质已跟不上人们的需求，需要进一步的改善。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种木塑复合材料的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）木粉处理：
a.先用碱液对木粉进行冲洗处理，完成后用去离子水冲洗一遍后干燥粉碎备用；
b.将操作a处理后的木粉放入到溶液A中浸泡处理，同时持续进行超声处理，50~60min后将木粉滤出备用；所述溶液A由如下重量份的物质组成：5~8份特丁基苯甲酸、4~7份乙酰苯胺、7~10份亚磷酸二甲酯、2~5份植酸、1~3份焦亚硫酸钠、300~350份水；
（2）纤维填料处理：
a.先将纤维填料放入到酸液中浸泡处理25~30min，取出后用去离子水冲一遍后备用；
b.将操作a处理后的纤维填料放入到溶液B中浸泡处理，不断搅拌处理1~1.5h后将纤维填料滤出备用；所述溶液B由如下重量份的物质组成：12~16份硅烷偶联剂、5~7份聚乙二醇、3~6份甲基丙烯酸甲酯、2~4份焦磷酸钠、4~8份细菌纤维素、150~180份水；
（3）混炼造粒：
将步骤（1）处理后的木粉、步骤（2）处理后的纤维填料，以及聚氯乙烯、发泡剂、分散剂对应按照质量比35~40：10~15：50~55：4~8：2~5进行混合，共同放入到高速混炼机内混炼处理30~35min，完成后将其取出放入到双螺杆造粒机中进行造粒，得粒料备用；
（4）挤出成型：
将步骤（3）所得的粒料投入到锥形双螺杆挤出机中挤出成型、自然冷却后即可。
进一步的，步骤（1）操作a中所述的碱液为质量分数为5~8%的氢氧化钠溶液。
进一步的，步骤（1）操作a中所述粉碎后木粉的颗粒大小为80~100目。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的浸泡处理时加热保持溶液A的温度为70~75℃。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的超声处理的频率为77~83kHz。
进一步的，步骤（2）中所述的纤维填料为玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维中的任意一种。
进一步的，步骤（2）操作a中所述的酸液为质量分数为6~9%的磷酸溶液。
进一步的，步骤（2）操作b中所述的浸泡处理时加热保持溶液B的温度为60~65℃。
进一步的，步骤（3）中所述的发泡剂为AC发泡剂、氧化锌发泡剂、碳酸氢钠发泡剂中的任意一种。
进一步的，步骤（3）中所述的分散剂为微晶石蜡、硬脂酸镁、三硬脂酸甘油酯中的任意一种。
为了改善木塑复合材料的使用品质，本发明对其加工处理方法进行了特殊的改进，具体是对其多个组分进行了特殊的处理，其中先对木粉进行了处理，木粉是木塑复合材料中的主要成分，初始木粉的表面活性不佳，与PVC等塑料成分间的相容结合性不好，导致制得的复合材料内部结合力不强，影响了力学等品质，对此用配制的溶液A进行处理，溶液A中含有的特丁基苯甲酸、乙酰苯胺、亚磷酸二甲酯成分可互相反应产生大量的活泼自由基，附着固定于木粉的表面上明显提升了其与PVC等塑料成分间的相容结合能力，同时其又能对木粉原料起到增韧的作用，进而改善了复合材料的整体品质；本申请还添加使用了纤维填料成分，其能有效的提升木塑复合材料各处组织间的连接强度，提升整体的致密性和力学品质，而无机纤维填料同样存在表面活性差，与木粉、PVC等塑料颗粒间相容度不佳的问题，对此用配制的溶液B进行处理，溶液B中含有的硅烷偶联剂、聚乙二醇、甲基丙烯酸甲酯成分可在纤维填料的表面上形成一高分子膜层，改善了纤维填料的表面活性，为了增强此效果，又添加了细菌纤维素成分，其具有良好的粘结螯合特性，有助于高分子膜层的铺展、吸附，同时又能增强纤维填料与其余成分间的相容性。最终处理后的木粉、纤维填料与PVC塑料颗粒等成分间的结合能力明显提升，改善了复合材料的综合使用品质。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明对木塑复合材料的制备方法进行了特殊的改进处理，在各步骤的共同配合作用下，最终制得的PVC木塑复合材料具有良好的耐磨、抗弯、耐冲击强度等，且其致密度高，吸水膨胀率低，综合品质好，极具推广使用价值。
具体实施方式
实施例1
一种木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）木粉处理：
a.先用碱液对木粉进行冲洗处理，完成后用去离子水冲洗一遍后干燥粉碎备用；
b.将操作a处理后的木粉放入到溶液A中浸泡处理，同时持续进行超声处理，50min后将木粉滤出备用；所述溶液A由如下重量份的物质组成：5份特丁基苯甲酸、4份乙酰苯胺、7份亚磷酸二甲酯、2份植酸、1份焦亚硫酸钠、300份水；
（2）纤维填料处理：
a.先将纤维填料放入到酸液中浸泡处理25min，取出后用去离子水冲一遍后备用；
b.将操作a处理后的纤维填料放入到溶液B中浸泡处理，不断搅拌处理1h后将纤维填料滤出备用；所述溶液B由如下重量份的物质组成：12份硅烷偶联剂、5份聚乙二醇、3份甲基丙烯酸甲酯、2份焦磷酸钠、4份细菌纤维素、150份水；
（3）混炼造粒：
将步骤（1）处理后的木粉、步骤（2）处理后的纤维填料，以及聚氯乙烯、发泡剂、分散剂对应按照质量比35：10：50：4：2进行混合，共同放入到高速混炼机内混炼处理30min，完成后将其取出放入到双螺杆造粒机中进行造粒，得粒料备用；
（4）挤出成型：
将步骤（3）所得的粒料投入到锥形双螺杆挤出机中挤出成型、自然冷却后即可。
进一步的，步骤（1）操作a中所述的碱液为质量分数为5%的氢氧化钠溶液。
进一步的，步骤（1）操作a中所述粉碎后木粉的颗粒大小为80~100目。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的浸泡处理时加热保持溶液A的温度为70℃。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的超声处理的频率为77kHz。
进一步的，步骤（2）中所述的纤维填料为玻璃纤维。
进一步的，步骤（2）操作a中所述的酸液为质量分数为6%的磷酸溶液。
进一步的，步骤（2）操作b中所述的浸泡处理时加热保持溶液B的温度为60℃。
进一步的，步骤（3）中所述的发泡剂为AC发泡剂。
进一步的，步骤（3）中所述的分散剂为微晶石蜡。
实施例2
一种木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）木粉处理：
a.先用碱液对木粉进行冲洗处理，完成后用去离子水冲洗一遍后干燥粉碎备用；
b.将操作a处理后的木粉放入到溶液A中浸泡处理，同时持续进行超声处理，55min后将木粉滤出备用；所述溶液A由如下重量份的物质组成：7份特丁基苯甲酸、6份乙酰苯胺、8份亚磷酸二甲酯、4份植酸、2份焦亚硫酸钠、330份水；
（2）纤维填料处理：
a.先将纤维填料放入到酸液中浸泡处理28min，取出后用去离子水冲一遍后备用；
b.将操作a处理后的纤维填料放入到溶液B中浸泡处理，不断搅拌处理1.2h后将纤维填料滤出备用；所述溶液B由如下重量份的物质组成：14份硅烷偶联剂、6份聚乙二醇、5份甲基丙烯酸甲酯、3份焦磷酸钠、6份细菌纤维素、170份水；
（3）混炼造粒：
将步骤（1）处理后的木粉、步骤（2）处理后的纤维填料，以及聚氯乙烯、发泡剂、分散剂对应按照质量比38：13：52：6：4进行混合，共同放入到高速混炼机内混炼处理32min，完成后将其取出放入到双螺杆造粒机中进行造粒，得粒料备用；
（4）挤出成型：
将步骤（3）所得的粒料投入到锥形双螺杆挤出机中挤出成型、自然冷却后即可。
进一步的，步骤（1）操作a中所述的碱液为质量分数为7%的氢氧化钠溶液。
进一步的，步骤（1）操作a中所述粉碎后木粉的颗粒大小为80~100目。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的浸泡处理时加热保持溶液A的温度为73℃。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的超声处理的频率为80kHz。
进一步的，步骤（2）中所述的纤维填料为玄武岩纤维。
进一步的，步骤（2）操作a中所述的酸液为质量分数为8%的磷酸溶液。
进一步的，步骤（2）操作b中所述的浸泡处理时加热保持溶液B的温度为63℃。
进一步的，步骤（3）中所述的发泡剂为氧化锌发泡剂。
进一步的，步骤（3）中所述的分散剂为硬脂酸镁。
实施例3
一种木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）木粉处理：
a.先用碱液对木粉进行冲洗处理，完成后用去离子水冲洗一遍后干燥粉碎备用；
b.将操作a处理后的木粉放入到溶液A中浸泡处理，同时持续进行超声处理， 60min后将木粉滤出备用；所述溶液A由如下重量份的物质组成：8份特丁基苯甲酸、7份乙酰苯胺、10份亚磷酸二甲酯、5份植酸、3份焦亚硫酸钠、350份水；
（2）纤维填料处理：
a.先将纤维填料放入到酸液中浸泡处理30min，取出后用去离子水冲一遍后备用；
b.将操作a处理后的纤维填料放入到溶液B中浸泡处理，不断搅拌处理1.5h后将纤维填料滤出备用；所述溶液B由如下重量份的物质组成：16份硅烷偶联剂、7份聚乙二醇、6份甲基丙烯酸甲酯、4份焦磷酸钠、8份细菌纤维素、180份水；
（3）混炼造粒：
将步骤（1）处理后的木粉、步骤（2）处理后的纤维填料，以及聚氯乙烯、发泡剂、分散剂对应按照质量比40：15：55：8：5进行混合，共同放入到高速混炼机内混炼处理35min，完成后将其取出放入到双螺杆造粒机中进行造粒，得粒料备用；
（4）挤出成型：
将步骤（3）所得的粒料投入到锥形双螺杆挤出机中挤出成型、自然冷却后即可。
进一步的，步骤（1）操作a中所述的碱液为质量分数为8%的氢氧化钠溶液。
进一步的，步骤（1）操作a中所述粉碎后木粉的颗粒大小为80~100目。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的浸泡处理时加热保持溶液A的温度为75℃。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的超声处理的频率为83kHz。
进一步的，步骤（2）中所述的纤维填料为碳纤维。
进一步的，步骤（2）操作a中所述的酸液为质量分数为9%的磷酸溶液。
进一步的，步骤（2）操作b中所述的浸泡处理时加热保持溶液B的温度为65℃。
进一步的，步骤（3）中所述的发泡剂为碳酸氢钠发泡剂。
进一步的，步骤（3）中所述的分散剂为三硬脂酸甘油酯。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例2相比，省去步骤（1）木粉处理操作b的处理操作，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，省去步骤（2）纤维填料处理操作b中溶液B中的细菌纤维素成分，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例3
本对比实施例3与实施例2相比，省去步骤（2）纤维填料处理操作b的处理操作，除此外的方法步骤均相同。
对照组
现有常规的木塑复合材料的制备方法。
为了对比本发明效果，对上述实施例2、对比实施例1、对比实施例2、对比实施例3、对照组所制得的PVC木塑复合材料的性能进行测定，具体对比数据如下表1所示：
表1
抗弯强度（MPa） 板面握钉力（kN） 吸水厚度膨胀率（%）
实施例2 17.8 1.42 0.44
对比实施例1 12.4 1.11 0.82
对比实施例2 14.2 1.27 0.65
对比实施例3 13.3 1.19 0.77
对照组 10.6 0.96 0.96
注：上表1中所述的抗弯强度参照GB/T 24137-2009 的要求进行测试；所述的板面握钉力参照GB/T 17657-1999 中 4. 10 规定的方法进行测试；所述的吸水厚度膨胀率是指试样在水中浸泡96h后其厚度的膨胀率。
由上表1可以看出，本发明方法制得的木塑复合材料的综合品质有明显提升，具有很好的经济效益和市场竞争力。

Claims (10)

1.一种木塑复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）木粉处理：
a.先用碱液对木粉进行冲洗处理，完成后用去离子水冲洗一遍后干燥粉碎备用；
b.将操作a处理后的木粉放入到溶液A中浸泡处理，同时持续进行超声处理，50~60min后将木粉滤出备用；所述溶液A由如下重量份的物质组成：5~8份特丁基苯甲酸、4~7份乙酰苯胺、7~10份亚磷酸二甲酯、2~5份植酸、1~3份焦亚硫酸钠、300~350份水；
（2）纤维填料处理：
a.先将纤维填料放入到酸液中浸泡处理25~30min，取出后用去离子水冲一遍后备用；
b.将操作a处理后的纤维填料放入到溶液B中浸泡处理，不断搅拌处理1~1.5h后将纤维填料滤出备用；所述溶液B由如下重量份的物质组成：12~16份硅烷偶联剂、5~7份聚乙二醇、3~6份甲基丙烯酸甲酯、2~4份焦磷酸钠、4~8份细菌纤维素、150~180份水；
（3）混炼造粒：
将步骤（1）处理后的木粉、步骤（2）处理后的纤维填料，以及聚氯乙烯、发泡剂、分散剂对应按照质量比35~40：10~15：50~55：4~8：2~5进行混合，共同放入到高速混炼机内混炼处理30~35min，完成后将其取出放入到双螺杆造粒机中进行造粒，得粒料备用；
（4）挤出成型：
将步骤（3）所得的粒料投入到锥形双螺杆挤出机中挤出成型、自然冷却后即可。
2.根据权利要求1所述的一种木塑复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）操作a中所述的碱液为质量分数为5~8%的氢氧化钠溶液。
3.根据权利要求1所述的一种木塑复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）操作a中所述粉碎后木粉的颗粒大小为80~100目。
4.根据权利要求1所述的一种木塑复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）操作b中所述的浸泡处理时加热保持溶液A的温度为70~75℃。
5.根据权利要求1所述的一种木塑复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）操作b中所述的超声处理的频率为77~83kHz。
6.根据权利要求1所述的一种木塑复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的纤维填料为玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种木塑复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）操作a中所述的酸液为质量分数为6~9%的磷酸溶液。
8.根据权利要求1所述的一种木塑复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）操作b中所述的浸泡处理时加热保持溶液B的温度为60~65℃。
9.根据权利要求1所述的一种木塑复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述的发泡剂为AC发泡剂、氧化锌发泡剂、碳酸氢钠发泡剂中的任意一种。
10.根据权利要求1所述的一种木塑复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述的分散剂为微晶石蜡、硬脂酸镁、三硬脂酸甘油酯中的任意一种。
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