CN109111752A - 一种防霉抑菌竹塑复合材料的制备方法 - Google Patents

一种防霉抑菌竹塑复合材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防霉抑菌竹塑复合材料的制备方法，其特征在于，将毛竹切片后粉碎得竹粉，高温热处理后，放入高混机中抽真空，升温干燥；将硬脂酸与去离子水混合搅匀水解后，投入高混机中，升温混匀得预处理竹粉；将纳米氧化锌加入水‑乙醇溶液中，超声分散；将硅烷偶联剂KH550溶于水‑乙醇溶液中，搅拌升温，逐滴加入氧化锌溶液，恒温搅拌反应，过滤、离心、醇洗，真空干燥得硅烷改性氧化锌，将其与乙醇混合，超声分散均匀，喷洒在预处理竹粉上，高速混合，卸料后干燥得接枝改性竹粉，将其与高密度聚乙烯投入喂料机中，高速分散充分混合，投入相容剂，继续分散，冷却，造粒，将粒料用自动吸料器，吸入料筒加热干燥到绝干，挤出，冷却定型。

Description

一种防霉抑菌竹塑复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及竹木制品材料领域，具体涉及一种防霉抑菌竹塑复合材料的制备方法。
背景技术
我国是森林资源贫乏的国家，无论森林的覆盖率还是人均占有量都低于世界平均水平，特别是我国国产优质大径木材资源更加紧缺，而人工速生林木材、小径材及制材边皮等资源较丰富。另外，我国的竹类资源也十分丰富，其面积和产量均居世界首位。如何很好的综合利用这些丰富的资源对缓解我国木材资源紧张矛盾，促进人造板工业的可持续发展具有非常重要的意义。
竹材具有强度高、硬度大、韧性好、耐磨等优点，但也有径级小、利用率低等缺点。而速生材和小径材具有加工容易、生产效率高等优点，但同时存在强度低、表面硬度低、残余应力大等缺点。因此，通过研究竹木复合材料，可以更科学合理地发挥竹材和木材各自的优点和特性，获得既降低生产成本，又保证产品内在和外观质量的双重效果。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种防霉抑菌竹塑复合材料的制备方法，依照该工艺制备的竹塑复合材料具有防霉抑菌性能。
一种防霉抑菌竹塑复合材料的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
（1）竹粉表面的预处理：
将60-65重量份毛竹切片后用粉碎机粉碎得竹粉，在170-175℃下热处理1-2h后，将其放入高混机中，抽真空10-12min，升温至110-113℃充分干燥；将1-2重量份硬脂酸与去离子水1:10-15混合搅匀水解后，投入到高混机中，升温至120-122℃混合均匀；
（2）硅烷改性纳米氧化锌：
将3-4重量份纳米氧化锌1:40-50加入水-乙醇溶液中，超声分散30-32min；将0.5-1重量份硅烷偶联剂KH550溶于50-100重量份水-乙醇溶液中，搅拌升温至75-80℃，逐滴加入氧化锌溶液，恒温搅拌反应2-3h，过滤、离心、醇洗3-5次，在60-63℃真空干燥箱中干燥10-12h，得到硅烷改性氧化锌；
（3）接枝改性竹粉：
将（2）中所得硅烷改性氧化锌与乙醇以质量比1:8-10混合，超声分散均匀，喷洒在（1）中预处理竹粉上，在120-122℃下高速混合9-10min，卸料后在104-106℃干燥11-12h制得接枝改性竹粉；
（4）竹塑复合材料的制备：
将（3）中所得竹粉与30-35重量份高密度聚乙烯投入喂料机中，高速分散充分混合，投入相容剂，继续分散5-10min，冷却，经双螺杆造粒机进行造粒，将粒料用自动吸料器，吸入料筒加热干燥到绝干，由单螺标杆挤出机挤出，冷却定型，得到所述复合材料。
其中，步骤（2）中水-乙醇体积比1-2:1。
步骤（4）中相容剂为马来酸酐接枝高密度聚乙烯，冷却技术采用喷雾冷却与水冷相结合的方法，机筒温度为160-190℃、挤出速度为400-800mm/min。
本发明的反应机理如下：
用硬脂酸表面处理剂活化竹粉表面，可改善聚乙烯的相容性；对竹粉进行高温热处理，有利于抑制霉变，提高竹粉的防霉性能；用硅烷偶联剂KH550改性纳米氧化锌，制得硅烷改性氧化锌，将其接枝分散在竹粉上，改性氧化锌对霉菌有抑制作用，可提升材料的防霉能力；以竹粉为增强材料，将竹粉、塑料混融挤出制造竹塑复合材料，以马来酸酐接枝高密度聚乙烯为相容剂，对竹粉进行表面处理，使偶联剂水解形成的反应基团与竹粉表面的极性基团充分反应，对基体树脂进行改性，采用双螺杆挤出机，制备竹粉增强高密度聚乙烯复合材料。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例
一种防霉抑菌竹塑复合材料的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
（1）竹粉表面的预处理：
将60kg毛竹切片后用粉碎机粉碎得竹粉，在170-175℃下热处理2h后，将其放入高混机中，抽真空12min，升温至110-113℃充分干燥；将1kg硬脂酸与去离子水1:15混合搅匀水解后，投入到高混机中，升温至120-122℃混合均匀；
（2）硅烷改性纳米氧化锌：
将3kg纳米氧化锌1:50加入水-乙醇溶液中，超声分散32min；将1mL硅烷偶联剂KH550溶于100mL水-乙醇溶液中，搅拌升温至75-80℃，逐滴加入氧化锌溶液，恒温搅拌反应2h，过滤、离心、醇洗3次，在60-63℃真空干燥箱中干燥10h，得到硅烷改性氧化锌；
（3）接枝改性竹粉：
将（2）中所得硅烷改性氧化锌与乙醇以质量比1:8混合，超声分散均匀，喷洒在（1）中预处理竹粉上，在120-122℃下高速混合10min，卸料后在104-106℃干燥11h制得接枝改性竹粉；
（4）竹塑复合材料的制备：
将（3）中所得竹粉与30kg高密度聚乙烯投入喂料机中，高速分散充分混合，投入相容剂，继续分散10min，冷却，经双螺杆造粒机进行造粒，将粒料用自动吸料器，吸入料筒加热干燥到绝干，由单螺标杆挤出机挤出，冷却定型，得到所述复合材料。
其中，步骤（2）中水-乙醇体积比2:1。
步骤（4）中相容剂为马来酸酐接枝高密度聚乙烯，冷却技术采用喷雾冷却与水冷相结合的方法，机筒温度为160-190℃、挤出速度为400mm/min。

Claims (4)

1.一种防霉抑菌竹塑复合材料的制备方法，其特征在于，将毛竹切片后粉碎得竹粉，高温热处理后，放入高混机中抽真空，升温干燥；将硬脂酸与去离子水混合搅匀水解后，投入高混机中，升温混匀得预处理竹粉；将纳米氧化锌加入水-乙醇溶液中，超声分散；将硅烷偶联剂KH550溶于水-乙醇溶液中，搅拌升温，逐滴加入氧化锌溶液，恒温搅拌反应，过滤、离心、醇洗，真空干燥得硅烷改性氧化锌，将其与乙醇混合，超声分散均匀，喷洒在预处理竹粉上，高速混合，卸料后干燥得接枝改性竹粉，将其与高密度聚乙烯投入喂料机中，高速分散充分混合，投入相容剂，继续分散，冷却，造粒，将粒料用自动吸料器，吸入料筒加热干燥到绝干，挤出，冷却定型。
2.根据权利要求1所述的一种防霉抑菌竹塑复合材料的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
（1）竹粉表面的预处理：
将60-65重量份毛竹切片后用粉碎机粉碎得竹粉，在170-175℃下热处理1-2h后，将其放入高混机中，抽真空10-12min，升温至110-113℃充分干燥；将1-2重量份硬脂酸与去离子水1:10-15混合搅匀水解后，投入到高混机中，升温至120-122℃混合均匀；
（2）硅烷改性纳米氧化锌：
将3-4重量份纳米氧化锌1:40-50加入水-乙醇溶液中，超声分散30-32min；将0.5-1重量份硅烷偶联剂KH550溶于50-100重量份水-乙醇溶液中，搅拌升温至75-80℃，逐滴加入氧化锌溶液，恒温搅拌反应2-3h，过滤、离心、醇洗3-5次，在60-63℃真空干燥箱中干燥10-12h，得到硅烷改性氧化锌；
（3）接枝改性竹粉：
将（2）中所得硅烷改性氧化锌与乙醇以质量比1:8-10混合，超声分散均匀，喷洒在（1）中预处理竹粉上，在120-122℃下高速混合9-10min，卸料后在104-106℃干燥11-12h制得接枝改性竹粉；
（4）竹塑复合材料的制备：
将（3）中所得竹粉与30-35重量份高密度聚乙烯投入喂料机中，高速分散充分混合，投入相容剂，继续分散5-10min，冷却，经双螺杆造粒机进行造粒，将粒料用自动吸料器，吸入料筒加热干燥到绝干，由单螺标杆挤出机挤出，冷却定型，得到所述复合材料。
3.根据权利要求2所述的一种防霉抑菌竹塑复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中水-乙醇体积比1-2:1。
4.根据权利要求2所述的一种防霉抑菌竹塑复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）中相容剂为马来酸酐接枝高密度聚乙烯，冷却技术采用喷雾冷却与水冷相结合的方法，机筒温度为160-190℃、挤出速度为400-800mm/min。
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