本发明专利技术提供一种木粉改性剂，由钠基蒙脱土、二癸基二甲基氯化铵、聚乙二醇和去离子水混合后，经球磨分散处理制备而成；所述钠基蒙脱土与二癸基二甲基氯化铵阳离子交换量为1：0.5-1。本发明专利技术所述的改性剂工艺简单，一步完成，易于操作。本发明专利技术还提供改性剂改性木粉的方法，本发明专利技术的改性剂可以提高木塑复合材料界面相容性，使木粉从简单的“填料”转化为“增强材料”，成为专用于木塑复合材料的木粉。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于木材加工领域。
技术介绍
木塑复合材料(Wood-plastic composite,WPC)由木材和塑料复合而成，由于综合了木材和塑料的双重优势，所以具有优良的综合性能。然而木材表面存在大量的极性官能团，在木塑复合材料的复合过程中，亲水性的木质材料与憎水性的塑性材料之间，存在着较高的界面能差，两种材料很难达到充分的表面相互融合。此外，木材表面之间的氢键作用也使木材纤维在热塑性塑料中不能均匀分散，从而影响了木塑复合材料的性能。因此，改善木塑复合材料界面的相容性，是提高木塑复合材料性能的有效途径之一。传统改善木塑复合材料界面相容性的方法主要有三种:(I)对木质原材料进行预处理，降低木质原料的极性或者除去对界面结合不利的抽提物；(2)对塑料原料进行预处理，提高塑料的极性。(3)添加第三组分，即偶联剂。因其简单有效，是目前采用最多的一种改性方法。蒙脱土是一种2:1型的层状硅酸盐类化合物，具有极高的比表面积和层间的可反应性，在我国分布广泛。将纳米蒙脱土用于木塑复合材料中也是近年来的研究热点，使用蒙脱土添加到木塑复合材料中可以大幅度提高木塑复合材料的物理力学性能，但是通常纳米蒙脱土对木塑复合材料的改性主要针对的仍然是其中的高分子，而不是木粉。通常只是通过纳米蒙脱土与木粉和塑料的简单混炼加工制备复合材料，或是通过纳米蒙脱土对塑料改性后再和木粉进行复合制得。在此过程中，木粉仍然只是起到一个填料的作用。另外，如Hemmasi 等(Journal of Reinforced Plastics and Composites29, 964-971)研究表明，将蒙脱土添加到木塑复合材料中时，当蒙脱土含量过高(高于6%)后，会大量粘附在木粉表面与塑料复合时会形成弱界面层，影响界面相容性，反而降低复合材料的性能。另外，在将蒙脱土添加到木塑复合材料时，一般还需要在与偶联剂等进行复合使用的情况下，复合材料的性能才会明显增加。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种木粉改性剂。本专利技术另一目的是提供木粉改性剂改性木粉的方法。本专利技术再一目的是提供一种改性的木粉。为了实现本专利技术目的，本专利技术提供一种木粉改性剂，所述木粉改性剂是由钠基蒙脱土、二癸基二甲基氯化铵、聚乙二醇和去离子水混合后，经球磨分散处理制备而成；所述钠基蒙脱土与二癸基二甲基氯化铵阳离子交换量为1:0.5-1 ;优选为1:0.7。所述钠基蒙脱土与分散剂聚乙二醇的重量比为1:0.1-0.4，优选为1:0.2。所述木粉改性剂的制备包括以下步骤:I)将钠基蒙脱土、二癸基二甲基氯化铵、聚乙二醇和去离子水混合均匀；2)采用球磨机将I)中混合液进行低速球磨分散处理；3)将2)处理后的混合液进行高速球磨分散处理，得到木粉改性剂。所述I)中钠基蒙脱土与二癸基二甲基氯化铵阳离子交换量为1:0.5-1 ;优选1:0.7。所述I)中钠基蒙脱土与分散剂聚乙二醇的重量比为1:0.1-0.4 ;优选为1:0.2。所述2)中低速球磨分散处理的转速为80_150r/min,优选100r/min,时间为5_15min,优选IOmin ;所述球磨机内的大球的直径为;小球直径为4_6mm ;大球与小球的个数之比为1:6-20，优选为1:15 ;所述3)中高速球磨分散处理的转速为200-300r/min，时间为l_3h。本专利技术还提供上述木粉改性剂改性木粉的方法，包括如下步骤:步骤1、用去离子水稀释木粉改性剂，使木粉改性剂中的有机蒙脱土的质量百分比浓度为0.1-1% ；步骤2、先对木粉进行真空处理，接着导入步骤I中稀释后的木粉改性剂，使木粉改性剂完全浸泡木粉；再对木粉进行加压处理，干燥至恒重，得到改性后的木粉。 所述步骤2包括如下步骤:I)开启真空泵进行抽真空处理，当相对真空度达到-0.05-0.1MPa时，在此相对真空度状态下保持20-60min后关闭真空泵，同时导入改性剂；所述相对真空度优选为-0.07—0.096MPa。2)开启加压阀进行加压处理，当相对压力达到0.5-1.5MPa，对木粉进行加压处理，在此相对压力状态下保持60min后关闭加压阀,解除压力。所述上述方法改性的木粉。本专利技术有益效果如下:1、本专利技术中，钠基蒙脱土与二癸基二甲基氯化铵(DDAC)进行阳离子交换，使用DDAC中的长链季铵盐替代钠基蒙脱土中的钠离子。采用DDAC对钠基蒙脱土进行有机改性，提高木粉改性剂的层间距，改变层间的亲水环境，同时通过静电作用提高木粉改性剂的分散稳定性。但经大量实验发现，由于DDAC还具有表面活性剂的作用，当DDAC过量后，残存的DDAC会导致有机蒙脱土发生逆向反应重新生成钠基蒙脱土。并且随着DDAC的阳离子交换量增大，改性剂的沉降体积也随之逐渐增大。当钠基蒙脱土与DDAC的阳离子交换量为1:0.7时，制备的改性剂经过24小时的放置之后，沉降体积百分比约为5%，而当钠基蒙脱土与DDAC的阳离子交换量为1:1时，沉降体积百分比约为7%。因此，确定钠基蒙脱土与DDAC的最佳阳离子交换量为1:0.7。在这种配比下所制得的改性剂悬浮性更好，性能更加稳定。2、聚乙二醇本身是一种长链的聚合物，含有一些羟基，能够增加改性剂的悬浮稳定性，延长沉降时间。经过24小时放置后，沉降体积百分比相比未添加聚乙二醇组可降低I 2%。当钠基蒙脱土与聚乙二醇重量比为1:0.2时，且选用分子量1000的聚乙二醇，24小时沉降体积百分比约为3% ;当聚乙二醇与钠基蒙脱土重量比小于0.2时，24小时沉降体积百分比约为5%，随着聚乙二醇与钠基蒙脱土重量比增加，沉降体积百分比几乎无变化，考虑经济因素，确定聚乙二醇与钠基蒙脱土最佳重量比为0.2。另外，当聚乙二醇分子量较小时，改性剂稳定性较差，随着聚乙二醇分子量逐渐增大，改性剂稳定性越好，但当分子量超过4000后，24小时沉降体积百分比又会降低，因此本专利技术选择最佳的聚乙二醇分子量为1000。3、本专利技术中改性剂的制备过程采用了球磨技术，大大减小了钠基蒙脱土颗粒的团聚度，促进了钠基蒙脱土与聚乙二醇、二癸基二甲基氯化铵均匀混合和接触反应的机会，提高了改性剂的有效成分进入并与木粉发生反应的机会。采用球磨分散技术制备的改性剂平均粒径较小，所得改性剂中粒径< IOym的有机蒙脱土占有机蒙脱土总重量的52.42%。采用先低速后高速球磨分散处理是因为低速球磨处理可以先使钠基蒙脱土与改性剂，分散剂和去离子水混合均匀，若直接采用高速球磨分散处理，有大部分钠基蒙脱土会在高速离心作用下粘附到球磨罐盖内壁而不能发生充分反应，可使残余钠基蒙脱土的重量增加1_2%。小球个数和直径可以提高球磨时钠基蒙脱土与球接触的面积，制备的有机蒙脱土粒径较小，若小球数目较少，则制备有机蒙脱土的粒径会稍偏大，^ IOum的有机蒙脱土仅占有机蒙脱土总重量的约为45%。由此可知，小球个数、直径对改性剂粒径大小起到至关重要的作用。本专利技术的木粉改性剂质量性能稳定，粒度小，分散均匀，无团聚、沉淀现象发生；且制作简单，仅需要将钠基蒙脱土，二癸基二甲基氯化铵及分散剂聚乙二醇混合均匀后进行分散处理，相对于传统方法而言，无须先对钠基蒙脱土进行有机改性后再与高分子分散剂进行复合，工艺简单，易于操作。4、本专利技术改性木粉方法中采用平均粒径< 10 y 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种木粉改性剂，其特征在于，由钠基蒙脱土、二癸基二甲基氯化铵、聚乙二醇和去离子水混合后，经球磨分散处理制备而成；所述钠基蒙脱土与二癸基二甲基氯化铵阳离子交换量为1：0.5?1。
【技术特征摘要】
1.一种木粉改性剂，其特征在于，由钠基蒙脱土、二癸基二甲基氯化铵、聚乙二醇和去离子水混合后，经球磨分散处理制备而成；所述钠基蒙脱土与二癸基二甲基氯化铵阳离子交换量为1:0.5-1。2.根据权利要求1所述的木粉改性剂，其特征在于，所述钠基蒙脱土与二癸基二甲基氯化铵阳离子交换量为1:0.7。3.根据权利要求1所述的木粉改性剂，其特征在于，所述钠基蒙脱土与分散剂聚乙二醇的重量比为1:0.1-0.4，优选为1:0.2。4.权利要求1-3任一所述的木粉改性剂改性木粉的方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1、用去离子水稀释木粉改性剂，使木粉改性剂中的有机蒙脱土的质量百分比浓度为 0.1-1% ； 步骤2、先对木粉进行真空处理，接着导入步骤I中稀释后的木粉改性剂，使木粉改性剂完全浸泡木粉；再对木粉进行加压处理，干燥至恒重，得到改性后的木粉。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤I中木粉改性剂的制备包括以下步骤: 1)将钠基蒙脱土、二癸基二甲基氯化铵、聚乙二醇和去离子水混合均匀； 2)采用球磨机将I)中混合液进行低速球磨分散处理； 3)将2)处理后的混合液进行高速球磨分散处理，得到木粉改性剂。6.根据权利要求5所述的方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹金珍，刘如，王望，姜卸宏，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：
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