一种改性纤维基塑木复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种改性纤维基塑木复合材料的制备方法，属于塑木复合材料制备技术领域。首先将松木粉和稻秸秆混合搅碎得到搅碎粉末，利用醋酸酐、乙酸对搅碎粉末进行双重改性，提高搅碎粉末中的纤维与非极性基材之间的相容性，再向搅碎粉末中通入非极性的四氟化硅气体，向上述改性纤维中添加自制葡萄糖还原溶液，在自制葡萄糖还原溶液的作用下将改性纤维中的金属盐还原成金属单质，继续通过焦磷酸钠、十二烷基硫酸钠、月桂醇聚氧乙烯醚和去离子水混合得到自制分散液，利用自制分散液对石英砂粉末进行改性，提高了极性石英砂粉末与非极性基材的界面结合力，增强填料在聚丙烯中的分散性，进一步提高塑木复合材料的机械强度，具有广泛的应用前景。

Preparation of a modified fiber based plastic wood composite

The invention discloses a preparation method of a modified fiber based plastic wood composite material, which belongs to the technical field of plastic wood composite material preparation. First, the mixture of pine and rice straw was stirred to get agitate powder, and the mixture of acetic anhydride and acetic acid was used to double modification to improve the compatibility between the fiber and the non polar substrate, and then the nonpolar four silicon fluoride was added to the powdered powder to add the homemade glucose to the modified fibers. Under the action of homemade glucose reduction solution, the metal salts in the modified fibers are reduced to metal salts, and the self-made dispersions are obtained by mixing sodium pyrophosphate, sodium alkyl sulfate, lauryl alcohol polyoxyethylene ether and deionized water. The silica powder is modified by self-made dispersing solution, and the pole is improved. The interfacial bonding force between the quartz sand powder and the non polar base material can enhance the dispersity of the filler in the polypropylene, and further improve the mechanical strength of the wood composite material, which has a wide application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种改性纤维基塑木复合材料的制备方法
本专利技术公开了一种改性纤维基塑木复合材料的制备方法，属于塑木复合材料制备

技术介绍
塑木复合材料的出现，既能发挥材料中各组分的优点，克服因木材强度低、变异性大及有机材料弹性模量低等造成的使用局限性，又能充分利用废弃的木材和塑料，减少环境污染。从生产原料来看，塑木复合材料的原料可采用各种废旧塑料、废木料及农作物的剩余物。因此塑木复合材料的研制和广泛应用，有助于减缓塑料废弃物的污染，也有助于减少农业废弃物焚烧给环境带来的污染。塑木复合材料的生产和使用，不会向周围环境散发危害人类健康的挥发物，材料本身还可回收利用，是一种全新的绿色环保产品，也是一种生态洁净的复合材料。塑木复合材料是以塑料、木粉等植物纤维粉为主要原料，再加上其他助剂经挤出、模压、注射等工艺成型的一种新型复合材料，它具有不龟裂、不变形、耐腐蚀、可塑性强、能非常简单地实现个性化造型、高环保性、无污染、无公害、产品不含苯、甲醛等物质、可循环利用等，是一种全新的绿色环保产品，也是一种生态洁净的复合材料，近些年来正引起越来越多的关注。塑木复合材料可用作托盘、包装箱等包装材料，铺板、铺梁等仓储材料，房屋、地板、建筑模板等装修、装饰材料，公园、球场、街道等场合使用的露天桌椅、板凳等休闲材料，汽车内装饰材、管材等。通常塑木复合材料的制备方法是将植物纤维以粉料的状态与塑料颗粒混合，再通过造粒制成塑木复合材料颗粒，进行挤出或者注塑等加工制成制品。塑木实际生产过程中，植物纤维的自身尺寸与比例分布存在一定差异，同时与塑料颗粒的形状、尺寸差异较大，在输送和下料时，会产生塑料与植物纤维分层，植物纤维不同尺寸之间分层的情况，导致在塑木复合材料制备过程中，短时间内塑料、不同尺寸纤维分布不均匀，从而产生材料结构的变化，影响了产品的性能与质量。目前普通塑木复合材料的主要原料之一植物纤维主要是由纤维素、半纤维素和木质素组成，其中含有大量的醇羟基、氧和酚羟基等极性基团，而制备塑木复合材料另一主要原料热塑性聚烯烃的表面是非极性的，因此二者的极性相差很大，且植物纤维中羟基可形成分子间的氢键并相互缠绕在一起，使其不能均匀地分散于热塑性聚烯烃中，从而导致纤维与塑料间的界面相容性差，另外其存在机械强度较低，从而影响了其使用效果、缩短了其使用寿命以及限定了其使用范围。因此，专利技术一种改性纤维基塑木复合材料对塑木复合材料制备
具有积极意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对目前普通塑木复合材料的主要原料之一植物纤维主要是由纤维素、半纤维素和木质素组成，其中含有大量的醇羟基、氧和酚羟基等极性基团，而制备塑木复合材料另一主要原料热塑性聚烯烃的表面是非极性的，因此二者的极性相差很大，且植物纤维中羟基可形成分子间的氢键并相互缠绕在一起，使其不能均匀地分散于热塑性聚烯烃中，从而导致纤维与塑料间的界面相容性差，另外其存在机械强度较低，从而影响了其使用效果、缩短了其使用寿命以及限定了其使用范围的缺陷，提供了一种改性纤维基塑木复合材料的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下所述的技术方案是：一种改性纤维基塑木复合材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将松木粉和稻秸秆混合搅碎，得到搅碎粉末，再向搅碎粉末中加入搅碎粉末质量8％的醋酸酐，并混合搅拌反应，得到反应物，继续将反应物和乙酸溶液混合浸泡，浸泡后置于烘箱中干燥，得到预改性纤维；（2）将无水葡萄糖和去离子水混合置于烧杯中混合搅拌溶解，得到葡萄糖溶液，再向葡萄糖溶液中加入葡萄糖溶液质量3％的无水乙醇和葡萄糖溶液质量2％的聚乙二醇，继续混合搅拌溶解，得到自制葡萄糖还原溶液；（3）将预改性纤维和氯化铁溶液混合置于反应釜中，并通入四氟化硅，继续搅拌反应，得到改性纤维，将改性纤维和葡萄糖还原溶液混合置于烧杯中搅拌，搅拌后放入烘箱中干燥，研磨出料，得到干燥粉末；（4）称取24～30g石英砂研磨粉碎后过100目筛，收集过筛石英砂粉末，再将焦磷酸钠、十二烷基硫酸钠、月桂醇聚氧乙烯醚和去离子水混合搅拌，得到自制分散液，将过筛石英砂粉末、自制分散液和松香混合置于超声波分散仪中超声分散，超声分散结束后，静置陈化，离心分离，去除液相，得到沉淀物即为改性石英砂粉末；（5）按重量份数计，分别称取32～36份干燥粉末、10～12份改性石英砂粉末、4～6份马来酸酐接枝聚丙烯和16～20份聚丙烯混合置于搅拌机中搅拌，得到混合料，将混合料倒入挤压机中挤压成型，冷却出料，即得改性纤维基塑木复合材料。步骤（1）所述的松木粉和稻秸秆的质量比为2：1，搅碎时间为10～12min，搅拌反应时间为16～20min，反应物和质量分数为10％的乙酸溶液的质量比为1：5，浸泡时间为3～5h，干燥温度为65～75℃，干燥时间为16～20min。步骤（2）所述的无水葡萄糖和去离子水的质量比为1：5，搅拌溶解时间为10～12min，继续搅拌溶解时间为32～36min。步骤（3）所述的预改性纤维和质量分数为15％的氯化铁溶液的质量比为5：3，搅拌反应时间为1～2h，改性纤维和葡萄糖还原溶液的质量比为4：1，搅拌温度为24～32℃，搅拌时间为16～20min，干燥温度为75～85℃，干燥时间为10～12min。步骤（4）所述的研磨粉碎时间为6～8min，焦磷酸钠、十二烷基硫酸钠、月桂醇聚氧乙烯醚和去离子水的质量比为1：3：4：5，混合搅拌时间为6～8min，过筛石英砂粉末、自制分散液和松香的质量比为5：1：2，超声分散频率为24～32kHz，超声分散时间为20～30min，静置陈化时间为2～4天。步骤（5）所述的搅拌转速为160～200r/min，搅拌时间为16～20min，挤压温度为160～180℃，挤压压力为3～5MPa。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术以聚丙烯为基材，干燥粉末和改性石英砂粉末作为促进剂，并辅以马来酸酐接枝聚丙烯等制备得到改性纤维基塑木复合材料，首先将松木粉和稻秸秆混合搅碎得到搅碎粉末，利用醋酸酐、乙酸对搅碎粉末进行双重改性，使其表面的纤维素、半纤维素分子的部分羟基与醋酸酐和乙酸中的羧基发生酯化反应，因强极性的羟基被弱极性的酯基取代，部分结合氢键被破坏，从而降低了搅碎粉末中的纤维表面的极性，使得搅碎粉末中的纤维可以均匀分散在基材内部，也就提高搅碎粉末中的纤维与非极性基材之间的相容性，再向搅碎粉末中通入非极性的四氟化硅气体，在一定温度条件下使得搅碎粉末中的纤维呈非极性，再次提高搅碎粉末中的纤维与非极性基材之间的相容性；（2）本专利技术接着将预改性后的纤维和氯化铁溶液混合搅拌，并发生螯合反应，得到改性纤维，再将无水葡萄糖、无水乙醇和聚乙二醇混合搅拌溶解得到自制葡萄糖还原溶液，向上述改性纤维中添加自制葡萄糖还原溶液，在自制葡萄糖还原溶液的作用下将改性纤维中的金属盐还原成金属单质，有效地填充在基材内部孔隙中，有利于塑木复合材料的机械强度得到提高，继续通过焦磷酸钠、十二烷基硫酸钠、月桂醇聚氧乙烯醚和去离子水混合得到自制分散液，利用自制分散液对石英砂粉末进行改性，使石英砂粉末均匀吸附在基材表面，其中石英砂富含二氧化硅，在胶乳凝固后，自制分散液与基材表面吸附的松香共同起到增容效果，提高了极性石英砂粉末与非极性基材的界面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性纤维基塑木复合材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将松木粉和稻秸秆混合搅碎，得到搅碎粉末，再向搅碎粉末中加入搅碎粉末质量8％的醋酸酐，并混合搅拌反应，得到反应物，继续将反应物和乙酸溶液混合浸泡，浸泡后置于烘箱中干燥，得到预改性纤维；（2）将无水葡萄糖和去离子水混合置于烧杯中混合搅拌溶解，得到葡萄糖溶液，再向葡萄糖溶液中加入葡萄糖溶液质量3％的无水乙醇和葡萄糖溶液质量2％的聚乙二醇，继续混合搅拌溶解，得到自制葡萄糖还原溶液；（3）将预改性纤维和氯化铁溶液混合置于反应釜中，并通入四氟化硅，继续搅拌反应，得到改性纤维，将改性纤维和葡萄糖还原溶液混合置于烧杯中搅拌，搅拌后放入烘箱中干燥，研磨出料，得到干燥粉末；（4）称取24～30g石英砂研磨粉碎后过100目筛，收集过筛石英砂粉末，再将焦磷酸钠、十二烷基硫酸钠、月桂醇聚氧乙烯醚和去离子水混合搅拌，得到自制分散液，将过筛石英砂粉末、自制分散液和松香混合置于超声波分散仪中超声分散，超声分散结束后，静置陈化，离心分离，去除液相，得到沉淀物即为改性石英砂粉末；（5）按重量份数计，分别称取32～36份干燥粉末、10～12份改性石英砂粉末、4～6份马来酸酐接枝聚丙烯和16～20份聚丙烯混合置于搅拌机中搅拌，得到混合料，将混合料倒入挤压机中挤压成型，冷却出料，即得改性纤维基塑木复合材料。...

【技术特征摘要】
1.一种改性纤维基塑木复合材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将松木粉和稻秸秆混合搅碎，得到搅碎粉末，再向搅碎粉末中加入搅碎粉末质量8％的醋酸酐，并混合搅拌反应，得到反应物，继续将反应物和乙酸溶液混合浸泡，浸泡后置于烘箱中干燥，得到预改性纤维；（2）将无水葡萄糖和去离子水混合置于烧杯中混合搅拌溶解，得到葡萄糖溶液，再向葡萄糖溶液中加入葡萄糖溶液质量3％的无水乙醇和葡萄糖溶液质量2％的聚乙二醇，继续混合搅拌溶解，得到自制葡萄糖还原溶液；（3）将预改性纤维和氯化铁溶液混合置于反应釜中，并通入四氟化硅，继续搅拌反应，得到改性纤维，将改性纤维和葡萄糖还原溶液混合置于烧杯中搅拌，搅拌后放入烘箱中干燥，研磨出料，得到干燥粉末；（4）称取24～30g石英砂研磨粉碎后过100目筛，收集过筛石英砂粉末，再将焦磷酸钠、十二烷基硫酸钠、月桂醇聚氧乙烯醚和去离子水混合搅拌，得到自制分散液，将过筛石英砂粉末、自制分散液和松香混合置于超声波分散仪中超声分散，超声分散结束后，静置陈化，离心分离，去除液相，得到沉淀物即为改性石英砂粉末；（5）按重量份数计，分别称取32～36份干燥粉末、10～12份改性石英砂粉末、4～6份马来酸酐接枝聚丙烯和16～20份聚丙烯混合置于搅拌机中搅拌，得到混合料，将混合料倒入挤压机中挤压成型，冷却出料，即得改性纤维基塑木复合材料。2.根据权利要求1所述的一种改性纤维基塑木复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的松木粉和稻秸秆的质量比为2：...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄旭东，杨明忠，陈可，
申请(专利权)人：黄旭东，
类型：发明
国别省市：江苏,32