CN108948766A - 一种木塑复合板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种木塑复合板的制备方法，属于建筑材料技术领域。本发明按重量份数计，将20～30份活化木粉，3～5份碳酸氢钠，10～20份改性炭化竹纤维，10～20份氮化铝晶须混合球磨，干燥，得干燥混合粉末；按重量份数计，将20～30份酚醛树脂，8～10份环氧树脂和8～10份干性油搅拌混合，得混合浆液；将干燥混合粉末与混合浆料按质量比1：10～1：20搅拌混合，模压成型，脱模，即得木塑复合板。本发明提供的木塑复合板具有优异的力学性能。

Description

一种木塑复合板的制备方法
技术领域
本发明公开了一种木塑复合板的制备方法，属于建筑材料技术领域。
背景技术
木塑复合材料（wood-plastics composites，简称WPC）是由一种或多种纤维素材料和一种或多种热塑性塑料经由塑料加工工艺复合加工或进一步加工而成的材料或产品，具有防腐、防潮、部分可降解性、环境污染小、成本低、吸水性小、力学性能优良、抗老化、尺寸稳定性好、不开裂等优点，又有类似木材的加工性。在建筑、汽车、室内外地板及装饰材料等行业的应用愈来愈广泛。然而，木塑复合材料的密度大（在0.9～1.05g/cm3），运输和使用操作不方便；绝大多数采用挤出加工工艺，产品虽然可一次成型，但宽度有限（通常在150cm以下，少数产品在40cm以下），不适合需要使用大幅面板材的场所；表面采用压纹或印刷方式模拟木纹，木质感不强；木塑复合材表面富集聚合物薄层，造成粘接困难。
木塑复合板材是一种主要由木材（木纤维素、植物纤维素）为基础材料与热塑性高分子材料（塑料）和加工助剂等，混合均匀后再经模具设备加热挤出成型而制成的高科技绿色环保的新型装饰材料，兼有木材和塑料的性能与特征，是能替代木材和塑料的新型复合材料。木塑复合板材不仅具有防水、防潮、防虫、防白蚁、高防火性、不龟裂、不膨胀、不变形、吸音效果好、可塑性强的特点，并且环保性强，大大节约木材的使用量。
目前，木塑复合板材多由塑料和木粉加工而成，但木粉来源有限，而椰糠本身就属于副产品，如果能将其应用于木塑复合材料的加工就大大提高了其经济效益。我国回收的废旧塑料主要是聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯的混合物，由于各种塑料组分之间的相容性差，而且共混物的极性低，与木质纤维材料的界面相容性差，制备出的木塑复合材料的力学性能差，尤其是抗冲击性能低，不适合生产高性能要求的木塑复合材料产品。目前传统的木塑复合板在力学性能无法进一步的问题，因此还需对其进行研究。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统木塑复合板力学性能无法进一步提升的问题。
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，将20~30份活化木粉，3~5份碳酸氢钠，10~20份改性炭化竹纤维，10~20份氮化铝晶须混合球磨，干燥，得干燥混合粉末；
（2）按重量份数计，将20~30份酚醛树脂，8~10份环氧树脂和8~10份干性油搅拌混合，得混合浆液；
（3）将干燥混合粉末与混合浆料按质量比1：10~1：20搅拌混合，模压成型，脱模，即得木塑复合板。
所述活化木粉的制备过程为：按重量份数计，将10～20份桦木粉，10～20份杨木粉，5～6份果胶酶和80～100份水加热搅拌混合，灭酶，过滤，干燥至含水率为2～3%，得干燥木粉；将干燥木粉与正硅酸乙酯按质量比1：20～1：30搅拌混合，过滤，干燥，得活化木粉。
所述改性炭化竹纤维的制备过程为：将竹纤维与氯化铝溶液按质量比1：10~1：20混合超声，接着滴加氢氧化钠溶液调节pH至9.6~10.0，搅拌混合，过滤，洗涤，干燥，炭化，即得改性炭化竹纤维。
所述酚醛树脂为酚醛树脂2122，酚醛树脂264或酚醛树脂219中任意一种。
所述环氧树脂为环氧树脂E-51或环氧树脂E-44中任意一种。
所述干性油为桐油，亚麻油或蓖麻油中的任意一种。
所述模压成型条件为：温度为165~175℃，压力为2~3MPa。
本发明的有益效果是：
（1）本发明通过碳酸氢钠，改性炭化竹纤维和氮化铝晶须，在模压成型过程中，碳酸氢钠受热分解，生成水，水分受热生成水蒸气，水与晶须表面的氮化铝反应，使得氮化铝表面粗糙化，使得晶须间易形成机械咬合，使得体系的力学性能得到提升，同时，由于晶须表面粗糙度得到提升，使得大分子的树脂易于缠绕、挂靠在晶须表面，进一步提升了体系的力学性能；
（2）本发明技术方案通过采用不同外部形貌的填料配合使用，通过加入不同粒径的填料，纤维填料，从而获得较大的堆积密度，木粉相互间的接触几率得以有效提高，改善木粉与树脂的界面接触状态，在聚氯乙烯树脂内部形成三维网络结构，增强体系的致密度，从而提升了体系的力学性能。
具体实施方式
按重量份数计，将10～20份桦木粉，10～20份杨木粉，5～6份果胶酶和80～100份水置于1号烧杯中，并将单口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为30~35℃，转速为300~500r/min条件下，加热搅拌混合40~60min后，升温至90~95℃灭酶，得混合料液，再将混合料液过滤，得1号滤渣，接着将1号滤渣置于烘箱中，于温度为105~110℃条件下，干燥至含水率为2～3%，得干燥木粉；将干燥木粉与正硅酸乙酯按质量比1：20～1：30置于单口烧瓶中，于转速为300~500r/min条件下，搅拌混合40~60min后，过滤，得滤饼，接着将滤饼置于烘箱中，于温度为105~110℃条件下，干燥至恒重，得活化木粉；将竹纤维与质量分数为10~20%的氯化铝溶液按质量比1：10~1：20置于2号烧杯中，并将2号烧杯置于超声分散仪中，于超声频率为55~75kHz条件下，混合超声40~60min，接着向2号烧杯中滴加氢氧化钠溶液调节pH至9.6~10.0，于转速为300~500r/min条件下，搅拌混合30~50min后，过滤，得2号滤渣，接着用质量分数为20~30%的盐酸将2号滤渣洗涤至洗涤液为中性，接着将洗涤后的2号滤渣置于烘箱中，于温度为105~110℃条件下，干燥至恒重，得干燥2号滤渣，接着将干燥2号滤渣置于炭化炉中，并以100~120mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为550~750℃条件下，炭化1~2h后，随炉降至室温，即得改性炭化竹纤维；按重量份数计，将20~30份活化木粉，3~5份碳酸氢钠，10~20份改性炭化竹纤维，10~20份氮化铝晶须置于球磨机中混合球磨40~60min后，得混合粉末，接着将混合粉末置于烘箱中，于温度为105~110℃条件下，干燥至恒重，得干燥混合粉末；按重量份数计，将20~30份酚醛树脂，8~10份环氧树脂和8~10份干性油置于三口烧瓶中，于转速为300~500r/min条件下，搅拌混合40~60min，得混合浆液；将干燥混合粉末与混合浆料按质量比1：10~1：20置于混料机中，于转速为400~600r/min条件下，搅拌混合40~60min，得混合浆料，将混合浆料铺装在表面平整的模具中，于温度为165～175℃，压力为2～3MPa条件下，模压成型，脱模，即得木塑复合板。所述酚醛树脂为酚醛树脂2122，酚醛树脂264或酚醛树脂219中任意一种。所述环氧树脂为环氧树脂E-51或环氧树脂E-44中任意一种。所述干性油为桐油，亚麻油或蓖麻油中的任意一种。
按重量份数计，将20份桦木粉，20份杨木粉，6份果胶酶和100份水置于1号烧杯中，并将单口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为35℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌混合60min后，升温至95℃灭酶，得混合料液，再将混合料液过滤，得1号滤渣，接着将1号滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至含水率为3%，得干燥木粉；将干燥木粉与正硅酸乙酯按质量比1：30置于单口烧瓶中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min后，过滤，得滤饼，接着将滤饼置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得活化木粉；将竹纤维与质量分数为20%的氯化铝溶液按质量比1：20置于2号烧杯中，并将2号烧杯置于超声分散仪中，于超声频率为75kHz条件下，混合超声60min，接着向2号烧杯中滴加氢氧化钠溶液调节pH至10.0，于转速为500r/min条件下，搅拌混合50min后，过滤，得2号滤渣，接着用质量分数为30%的盐酸将2号滤渣洗涤至洗涤液为中性，接着将洗涤后的2号滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥2号滤渣，接着将干燥2号滤渣置于炭化炉中，并以120mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为750℃条件下，炭化2h后，随炉降至室温，即得改性炭化竹纤维；按重量份数计，将30份活化木粉，5份碳酸氢钠，20份改性炭化竹纤维，20份氮化铝晶须置于球磨机中混合球磨60min后，得混合粉末，接着将混合粉末置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥混合粉末；按重量份数计，将30份酚醛树脂，10份环氧树脂和10份干性油置于三口烧瓶中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆液；将干燥混合粉末与混合浆料按质量比1：20置于混料机中，于转速为600r/min条件下，搅拌混合40~60min，得混合浆料，将混合浆料铺装在表面平整的模具中，于温度为175℃，压力为3MPa条件下，模压成型，脱模，即得木塑复合板。所述酚醛树脂为酚醛树脂2122。所述环氧树脂为环氧树脂E-51。所述干性油为桐油。
将竹纤维与质量分数为20%的氯化铝溶液按质量比1：20置于2号烧杯中，并将2号烧杯置于超声分散仪中，于超声频率为75kHz条件下，混合超声60min，接着向2号烧杯中滴加氢氧化钠溶液调节pH至10.0，于转速为500r/min条件下，搅拌混合50min后，过滤，得2号滤渣，接着用质量分数为30%的盐酸将2号滤渣洗涤至洗涤液为中性，接着将洗涤后的2号滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥2号滤渣，接着将干燥2号滤渣置于炭化炉中，并以120mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为750℃条件下，炭化2h后，随炉降至室温，即得改性炭化竹纤维；按重量份数计，将30份木粉，5份碳酸氢钠，20份改性炭化竹纤维，20份氮化铝晶须置于球磨机中混合球磨60min后，得混合粉末，接着将混合粉末置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥混合粉末；按重量份数计，将30份酚醛树脂，10份环氧树脂和10份干性油置于三口烧瓶中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆液；将干燥混合粉末与混合浆料按质量比1：20置于混料机中，于转速为600r/min条件下，搅拌混合40~60min，得混合浆料，将混合浆料铺装在表面平整的模具中，于温度为175℃，压力为3MPa条件下，模压成型，脱模，即得木塑复合板。所述酚醛树脂为酚醛树脂2122。所述环氧树脂为环氧树脂E-51。所述干性油为桐油。
按重量份数计，将20份桦木粉，20份杨木粉，6份果胶酶和100份水置于1号烧杯中，并将单口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为35℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌混合60min后，升温至95℃灭酶，得混合料液，再将混合料液过滤，得1号滤渣，接着将1号滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至含水率为3%，得干燥木粉；将干燥木粉与正硅酸乙酯按质量比1：30置于单口烧瓶中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min后，过滤，得滤饼，接着将滤饼置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得活化木粉；按重量份数计，将30份活化木粉，5份碳酸氢钠，20份竹纤维，20份氮化铝晶须置于球磨机中混合球磨60min后，得混合粉末，接着将混合粉末置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥混合粉末；按重量份数计，将30份酚醛树脂，10份环氧树脂和10份干性油置于三口烧瓶中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆液；将干燥混合粉末与混合浆料按质量比1：20置于混料机中，于转速为600r/min条件下，搅拌混合40~60min，得混合浆料，将混合浆料铺装在表面平整的模具中，于温度为175℃，压力为3MPa条件下，模压成型，脱模，即得木塑复合板。所述酚醛树脂为酚醛树脂2122。所述环氧树脂为环氧树脂E-51。所述干性油为桐油。
按重量份数计，将20份桦木粉，20份杨木粉，6份果胶酶和100份水置于1号烧杯中，并将单口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为35℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌混合60min后，升温至95℃灭酶，得混合料液，再将混合料液过滤，得1号滤渣，接着将1号滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至含水率为3%，得干燥木粉；将干燥木粉与正硅酸乙酯按质量比1：30置于单口烧瓶中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min后，过滤，得滤饼，接着将滤饼置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得活化木粉；将竹纤维与质量分数为20%的氯化铝溶液按质量比1：20置于2号烧杯中，并将2号烧杯置于超声分散仪中，于超声频率为75kHz条件下，混合超声60min，接着向2号烧杯中滴加氢氧化钠溶液调节pH至10.0，于转速为500r/min条件下，搅拌混合50min后，过滤，得2号滤渣，接着用质量分数为30%的盐酸将2号滤渣洗涤至洗涤液为中性，接着将洗涤后的2号滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥2号滤渣，接着将干燥2号滤渣置于炭化炉中，并以120mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为750℃条件下，炭化2h后，随炉降至室温，即得改性炭化竹纤维；按重量份数计，将30份活化木粉，20份改性炭化竹纤维，20份氮化铝晶须置于球磨机中混合球磨60min后，得混合粉末，接着将混合粉末置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥混合粉末；按重量份数计，将30份酚醛树脂，10份环氧树脂和10份干性油置于三口烧瓶中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆液；将干燥混合粉末与混合浆料按质量比1：20置于混料机中，于转速为600r/min条件下，搅拌混合40~60min，得混合浆料，将混合浆料铺装在表面平整的模具中，于温度为175℃，压力为3MPa条件下，模压成型，脱模，即得木塑复合板。所述酚醛树脂为酚醛树脂2122。所述环氧树脂为环氧树脂E-51。所述干性油为桐油。
按重量份数计，将20份桦木粉，20份杨木粉，6份果胶酶和100份水置于1号烧杯中，并将单口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为35℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌混合60min后，升温至95℃灭酶，得混合料液，再将混合料液过滤，得1号滤渣，接着将1号滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至含水率为3%，得干燥木粉；将干燥木粉与正硅酸乙酯按质量比1：30置于单口烧瓶中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min后，过滤，得滤饼，接着将滤饼置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得活化木粉；将竹纤维与质量分数为20%的氯化铝溶液按质量比1：20置于2号烧杯中，并将2号烧杯置于超声分散仪中，于超声频率为75kHz条件下，混合超声60min，接着向2号烧杯中滴加氢氧化钠溶液调节pH至10.0，于转速为500r/min条件下，搅拌混合50min后，过滤，得2号滤渣，接着用质量分数为30%的盐酸将2号滤渣洗涤至洗涤液为中性，接着将洗涤后的2号滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥2号滤渣，接着将干燥2号滤渣置于炭化炉中，并以120mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为750℃条件下，炭化2h后，随炉降至室温，即得改性炭化竹纤维；按重量份数计，将30份活化木粉，5份碳酸氢钠，20份改性炭化竹纤维，20份氮化铝晶须置于球磨机中混合球磨60min后，得混合粉末，接着将混合粉末置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥混合粉末；按重量份数计，将30份酚醛树脂，10份环氧树脂置于三口烧瓶中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆液；将干燥混合粉末与混合浆料按质量比1：20置于混料机中，于转速为600r/min条件下，搅拌混合40~60min，得混合浆料，将混合浆料铺装在表面平整的模具中，于温度为175℃，压力为3MPa条件下，模压成型，脱模，即得木塑复合板。所述酚醛树脂为酚醛树脂2122。所述环氧树脂为环氧树脂E-51。
对比例：上海某木业有限公司生产的木塑复合板。
将实例1至5所得木塑复合板和对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
根据GBT17656检测弯曲强度和弹性模量，检测结果如表1所示：
表1：性能检测表
检测内容 实例1 实例2 实例3 实例4 实例5 对比例
弯曲强度/MPa 51.62 40.69 38.12 37.25 36.12 35.96
弹性模量/MPa 4123 4012 3809 3610 3566 3521
由表1检测结果可知，本发明所得木塑复合板具有优异的力学性能。

Claims (7)

1.一种木塑复合板的制备方法，其特征在于具体制备步骤如下：
（1）按重量份数计，将20～30份活化木粉，3～5份碳酸氢钠，10～20份改性炭化竹纤维，10～20份氮化铝晶须混合球磨，干燥，得干燥混合粉末；
（2）按重量份数计，将20～30份酚醛树脂，8～10份环氧树脂和8～10份干性油搅拌混合，得混合浆液；
（3）将干燥混合粉末与混合浆料按质量比1：10～1：20搅拌混合，模压成型，脱模，即得木塑复合板。
2.根据权利要求1所述一种木塑复合板的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述活化木粉的制备过程为：按重量份数计，将10～20份桦木粉，10～20份杨木粉，5～6份果胶酶和80～100份水加热搅拌混合，灭酶，过滤，干燥至含水率为2～3%，得干燥木粉；将干燥木粉与正硅酸乙酯按质量比1：20～1：30搅拌混合，过滤，干燥，得活化木粉。
3.根据权利要求1所述一种木塑复合板的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述改性炭化竹纤维的制备过程为：将竹纤维与氯化铝溶液按质量比1：10～1：20混合超声，接着滴加氢氧化钠溶液调节pH至9.6～10.0，搅拌混合，过滤，洗涤，干燥，炭化，即得改性炭化竹纤维。
4.根据权利要求1所述一种木塑复合板的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述酚醛树脂为酚醛树脂2122，酚醛树脂264或酚醛树脂219中任意一种。
5.根据权利要求1所述一种木塑复合板的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述环氧树脂为环氧树脂E-51或环氧树脂E-44中任意一种。
6.根据权利要求1所述一种木塑复合板的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述干性油为桐油，亚麻油或蓖麻油中的任意一种。
7.根据权利要求1所述一种木塑复合板的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述模压成型条件为：温度为165～175℃，压力为2～3MPa。
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