木塑复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种木塑复合材料及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：将植物纤维采用连续式蒸汽爆破设备进行蒸汽爆破预处理；采用造粒设备对经过预处理的植物纤维进行造粒得到植物纤维颗粒；将所述植物纤维颗粒、塑料颗粒及助剂加入偏心转子体积脉动形变塑化输运装备中进行混炼，所述植物纤维颗粒、所述塑料颗粒和所述助剂的重量比为(10～80):(20～90):(0～10)。该制备方法能够改善植物纤维与塑料之间的相容性，且有效保留了植物纤维较大的长径比，有利于提高复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度等力学性能。

Wood-plastic composites and their preparation methods

The invention relates to a wood-plastic composite material and a preparation method thereof. The preparation method comprises the following steps: using continuous steam explosion equipment for steam explosion pretreatment of plant fibers; using granulation equipment for granulation of pretreated plant fibers to obtain plant fibers particles; adding the plant fibers particles, plastic particles and additives into the eccentric rotor volume pulsation shape. The weight ratio of the plant fiber particles, the plastic particles and the additives is (10-80): (20-90): (0-10). The preparation method can improve the compatibility between vegetable fibers and plastics, and effectively retain the larger aspect ratio of vegetable fibers, which is conducive to improving the mechanical properties such as tensile strength, flexural strength and impact strength of the composites.

【技术实现步骤摘要】
木塑复合材料及其制备方法
本专利技术涉及木塑复合材料生产
，特别是涉及一种木塑复合材料及其制备方法。
技术介绍
木塑复合材料是将木粉、秸秆粉等植物纤维及聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等塑料混合，添加适当的助剂，经挤出、注塑、模压生产的成型制品，能够在一定程度上代替木材和塑料的新型绿色复合材料。木塑复合材料具有成本较低、无甲醛释放、塑化加工性能好、制品形式种类多样、强度高、模量大、耐腐蚀磨损等优点。近年来，木塑制品在物流运输和室外景观建造方面使用颇广，如物流托盘、公园湖边地板和栏杆、长廊亭榭、长凳桌椅等。随着表面装饰技术的发展，木塑制品也被应用到室内装修中，如木塑地板、木塑门板、木塑柜体和木塑踢脚线等。禾本科植物秸秆和木材相比，除同样具有三大组分(纤维素、半纤维素、木质素)在空间中复杂纠缠的结构特点外，还具有纤维形态差、杂细胞多、表皮蜡质层和二氧化硅类物质含量大的特点。这些特点导致秸秆资源在人造板胶合、制浆造纸、生物质炼制、沼气发酵、木塑复合材料等领域的应用存在诸多问题。例如，生产秸秆类木塑复合材料时，秸秆原料松密度小，与塑料混炼时易出现分层；秸秆纤维形态差，加工处理后纤维长径比较小；秸秆表皮蜡质层和大量二氧化硅类物质会降低其与塑料的相容性，这些因素对复合材料产品的成分均匀性、性能稳定性和力学强度有不利影响。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种能够提高复合材料产品的成分均匀性、性能稳定性和力学强度的木塑复合材料及其制备方法。一种木塑复合材料的制备方法，包括以下步骤：预处理：将植物纤维采用连续式蒸汽爆破设备进行蒸汽爆破预处理；造粒：对经过预处理的植物纤维进行造粒得到植物纤维颗粒；混炼：将所述植物纤维颗粒、塑料颗粒及助剂加入偏心转子体积脉动形变塑化输运装备中进行混炼，所述植物纤维颗粒、所述塑料颗粒和所述助剂的重量比为(10～80):(20～90):(0～10)。在其中一个实施例中，所述连续式蒸汽爆破设备包括机筒、口模、环模、螺杆和驱动机构；所述机筒设有输送压缩内腔以及与所述输送压缩内腔连通的机筒进料口和机筒出料口，所述口模设有挤出通道以及和与所述挤出通道连通的口模进料口和口模出料口，所述口模设置在所述机筒的出料端且所述口模进料口与所述机筒出料口连通，所述环模具有环模模孔，所述环模设置在所述口模的出料端且所述环模模孔与所述口模出料口连通，所述螺杆具有螺棱，所述螺杆贯穿于所述输送压缩内腔、所述挤出通道和所述环模模孔中，所述环模环绕所述环模模孔的孔壁设有朝向于所述螺杆的齿状结构，所述驱动机构与所述螺杆连接以驱动所述螺杆转动。在其中一个实施例中，所述齿状结构为多头螺旋齿，所述齿状结构的延伸方向与所述环模模孔的轴向的夹角为20°～35°。在其中一个实施例中，在所述预处理步骤中，所述植物纤维的含水率为30％～60％。在其中一个实施例中，所述植物纤维颗粒为直径为3mm～5mm，长度为3mm～5mm的圆柱状颗粒。在其中一个实施例中，所述植物纤维颗粒的密度与所述塑料颗粒的密度的比值为0.8～1.5。在其中一个实施例中，在所述造粒的步骤中，采用平模颗粒机、环模颗粒机、冲压式颗粒机或螺杆挤压式颗粒机对植物纤维进行造粒。在其中一个实施例中，所述植物纤维选自木质碎料、秸秆中的至少一种。在其中一个实施例中，所述塑料颗粒选自聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯中的至少一种。一种木塑复合材料，由上述任一实施例所述的木塑复合材料的制备方法制备得到。与现有方案相比，本专利技术具有以下有益效果：上述木塑复合材料的制备方法，先将植物纤维采用连续式蒸汽爆破设备进行预处理，部分脱除植物纤维表面的蜡质层和二氧化硅类物质，改善植物纤维与塑料之间的相容性，同时使得植物纤维具有较大的长径比，发挥长纤维的增强效果，而不仅仅是作为降低成本的填充材料。然后，对经预处理的植物纤维进行造粒，使之与塑料颗粒的形态相近，避免混炼过程中出现分层现象，可提高混炼过程中的混合均匀性，从而进一步提高复合材料成分均匀性。再将植物纤维颗粒按配方与塑料颗粒及助剂混合后加入偏心转子体积脉动形变塑化输运装备中，通过体积拉伸力场对物料进行混炼，替代传统工艺中采用的螺杆挤出机，可降低植物纤维受剪切力和剪切热断裂降解的几率，有效保留了植物纤维较大的长径比，有利于提高复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度等力学性能。本专利技术方法制备得到的木塑复合材料，材料组分均匀，产品质量稳定，并且具有优异的力学性能，拉伸强度可达20.3MPa～29.0MPa，弯曲强度可达32.5MPa～46.4MPa，冲击强度可达5.3kJ/m2～10.6kJ/m2。附图说明图1为本专利技术一实施例的木塑复合材料的制备方法所采用的连续式蒸汽爆破设备的结构示意图；图2为图1所示的连续式蒸汽爆破设备的环模的结构示意图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将通过实施例对本专利技术进行更全面的描述。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本专利技术一实施例的木塑复合材料的制备方法，包括以下步骤：预处理：将植物纤维采用连续式蒸汽爆破设备进行蒸汽爆破预处理；造粒：对经过预处理的植物纤维进行造粒得到植物纤维颗粒；混炼：将植物纤维颗粒、塑料颗粒及助剂加入偏心转子体积脉动形变塑化输运装备中进行混炼，植物纤维颗粒、塑料颗粒和助剂的重量比为(10～80):(20～90):(0～10)。其中，偏心转子体积脉动形变塑化输运装备可选择但不限于申请号CN200810026054.X、CN201410206552.8、CN201610150876.3、CN201710788943.9公开的设备。在一个示例中，在预处理步骤前，先将植物纤维过2mm～15mm筛网。如图1～2所示，在一个示例中，连续式蒸汽爆破设备100，包括机筒110、口模120、环模130、螺杆140和驱动机构150。机筒110设有输送压缩内腔以及与输送压缩内腔连通的机筒进料口和机筒出料口。口模120设有挤出通道和与挤出通道连通的口模进料口和口模出料口。口模120设置在机筒110的出料端且口模进料口与机筒出料口连通。环模130设置在口模120的出料端且环模130的模孔与口模出料口连通。环模130具有环模模孔132，环模130设置在口模120的出料端且环模模孔132与口模出料口连通。螺杆140具有螺棱，螺杆140贯穿于输送压缩内腔、挤出通道和环模模孔132中。在其中一个示例中，环模130环绕环模模孔132的孔壁设有朝向螺杆140的齿状结构134。本实例的连续式蒸汽爆破设备100，通过螺杆140高速旋转，输送并逐渐压实秸秆碎料，该过程中由于秸秆碎料之间、秸秆碎料和螺杆、秸秆碎料和机筒110之间的摩擦，秸秆碎料温度升高，当秸秆碎料到达口模出料口和环模模孔132形成泄压出料口时，处于高温高压状态，由于秸秆碎料本身含有一定量水分，当秸秆碎料从出料口中连续泄出时，秸秆碎料内部高温高压的水分瞬时释出，产生巨大的爆破力，从而破坏植物纤维的束状组织结构，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种木塑复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：预处理：将植物纤维采用连续式蒸汽爆破设备进行蒸汽爆破预处理；造粒：对经过预处理的植物纤维进行造粒得到植物纤维颗粒；混炼：将所述植物纤维颗粒、塑料颗粒及助剂加入偏心转子体积脉动形变塑化输运装备中进行混炼，所述植物纤维颗粒、所述塑料颗粒和所述助剂的重量比为(10～80):(20～90):(0～10)。

【技术特征摘要】
2018.07.27 CN 20181084496801.一种木塑复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：预处理：将植物纤维采用连续式蒸汽爆破设备进行蒸汽爆破预处理；造粒：对经过预处理的植物纤维进行造粒得到植物纤维颗粒；混炼：将所述植物纤维颗粒、塑料颗粒及助剂加入偏心转子体积脉动形变塑化输运装备中进行混炼，所述植物纤维颗粒、所述塑料颗粒和所述助剂的重量比为(10～80):(20～90):(0～10)。2.如权利要求1所述的木塑复合材料的制备方法，其特征在于，所述连续式蒸汽爆破设备包括机筒、口模、环模、螺杆和驱动机构；所述机筒设有输送压缩内腔以及与所述输送压缩内腔连通的机筒进料口和机筒出料口，所述口模设有挤出通道以及和与所述挤出通道连通的口模进料口和口模出料口，所述口模设置在所述机筒的出料端且所述口模进料口与所述机筒出料口连通，所述环模具有环模模孔，所述环模设置在所述口模的出料端且所述环模模孔与所述口模出料口连通，所述螺杆具有螺棱，所述螺杆贯穿于所述输送压缩内腔、所述挤出通道和所述环模模孔中，所述环模环绕所述环模模孔的孔壁设有朝向于所述螺杆的齿状结构，所述驱动机构与所述螺杆连接以驱动所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯彦洪，瞿金平，何和智，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44