一种木塑复合制品及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种木塑复合制品，该复合制品含有木粉和热塑性树脂的混合物，其中，该复合制品还含有增强纤维。本发明专利技术还提供了该木塑复合制品的制备方法。由于含有增强纤维，本发明专利技术提供的木塑复合制品的力学强度大大提高，例如，拉伸屈服强度不低于１１００兆帕，抗弯强度不低于７５兆帕，较现有技术中木塑复合制品有大幅度提高。本发明专利技术提供的木塑复合制品可以用于各种需要较高力学强度和较低重量的应用中，例如，可以用作高速公路的护栏，或者用作军用弹药箱。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于。
技术介绍
近年来，由于全球环境保护而要求确保森林资源和木材成本的高涨，以 及为了应付对木材制品感觉根深蒂固的潜在需要，已着手研制能代替木材应 用在家具和日用品上的复合制品以及使用复合制品制得的合成木板，以便得 到与天然木材相近的表面性质。例如，CN 1032694C中公开了一种反应型木粉聚氨酯泡沫制品的合成方 法，该方法包括在催化剂存在下，在90-125℃下使木粉与聚醚反应，制成木 粉聚醚，然后将木粉聚醚与多异氰酸酯发泡得到反应型木粉聚氨酯泡沫制 品，其中，所述聚醚可以是山梨糖醇系聚醚，所用木粉为颗粒直径为74-175 微米的白松、红松、杨木、椴木、桐木的锯末、刨花、木屑，木粉与聚醚的 重量比为1: 2-9。CN 1128053C公开了一种塑木型材成型工艺及设备，其特征在于，该型 材的原料配方包括30-80重量份聚乙烯、20-70重量份植物纤维粉末、0.1-0.5 重量份硬树脂、0.1-2.0重量份聚乙烯蜡、0.1-0.5重量份抗氧剂以及1-5重量 份增强改性剂，其工艺流程包括将上述配方按所有原料计量后，首先把植物 纤维粉末放入高速混合机内进行搅拌升温，用动态干燥工艺将植物纤维粉末 中的水分脱除，终点温度范围为90-100℃，然后加入聚乙烯树脂及其它组分， 继续搅拌，进行二次升温至100-120℃，然后将物料排入低速混合机中，冷 却至40℃以下，然后用料筒螺带式搅拌在整个生产过程中不间断的上下翻动 物料使物料不分层，然后使物料再次干燥，干燥好的物料进入锥形双螺杆挤出机塑化、从模具挤出成型，然后冷却定型，当型材达到预定长度后，自动 切割。上述木塑复合制品是通过木粉与塑料(即合成树脂)复合得到的制品， 为了达到环保的目的，目前生产的木塑复合制品的木粉含量通常高达60重 量％以上，从而导致制品的力学强度如冲击韧性、抗拉强度和抗弯强度较差， 大大限制了制品的应用范围。因此如何提高木塑复合制品的力学强度，减轻 木塑复合制品单位面积的重量，对于扩大木塑复合制品的使用范围、延长使 用寿命以及对于保护环境和节约资源均具有极其重要的作用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中的木塑复合制品力学强度较差的 缺点，提供一种力学强度较好的木塑复合制品及其制备方法。本专利技术提供了一种木塑复合制品，该复合制品含有木粉和热塑性树脂的 混合物，其特征在于，该复合制品还含有增强纤维。本专利技术还提供了一种木塑复合制品的制备方法，该方法包括将含有木粉与热塑性树脂粉的混合物熔融后挤出成型，其特征在于，该方法还包括在挤出成型前将含有木粉与热塑性树脂粉的混合物与增强纤维接触，并使该增强 纤维与含有木粉与热塑性树脂粉的混合物一起挤出成型。由于含有增强纤维，本专利技术提供的木塑复合制品的力学强度大大提高，例如，拉伸屈服强度不低于1100兆帕，抗弯强度不低于75兆帕，较现有技术中木塑复合制品有大幅度提高。另外，本专利技术提供的木塑复合制品具有优 异的防腐性能、防水防潮性能、耐温性能、阻燃性能和较长的使用寿命。例如，本专利技术实施例1的木塑复合制品的冲击韧性为800千焦/平方米，拉伸屈 服强度为1350兆帕，抗弯强度为95兆帕，热变形温度高达115°C;而对比 例1的木塑复合制品的冲击韧性为200千焦/平方米，拉伸屈服强度仅为25兆帕，抗弯强度为30兆帕，热变形温度仅为9(TC。本专利技术提供的木塑复合制品可以用于各种需要较高力学强度和较低重量的应用中，例如，可以用作 高速公路的护栏，或者用作军用弹药箱。具体实施例方式根据本专利技术提供的木塑复合制品，尽管少量的增强纤维即可实现本专利技术 的目的，但优选情况下，以木塑复合制品的总量为基准，所述木粉的含量为50_70重量％，所述热塑性树脂的重量为25-45重量％;所述增强纤维的重 量为0.5-10重量％，优选为0.5-5重量％。根据本专利技术提供的木塑复合制品，所述增强纤维可以以单根纤维簇的方 式分布在木塑复合制品的一个位置，也可以以单丝纤维的方式各自分布在木 塑复合制品的各个位置，为了进一步提高本专利技术所述木塑复合制品的力学强 度，优选情况下，本专利技术所述增强纤维包括多根纤维簇。所述多根纤维簇可 以以各种方式排列，例如可以以各自平行的方式并行排列，还可以以纵横交 错成网状的方式交叉排列。所述并行排列的方式可以是与木塑复合制品的长 度方向成各个角度的方向，例如，所述多根纤维簇的长度方向与所述木塑复 合制品的长度方向一致的方向，或者其长度方向与所述木塑复合制品的长度 方向垂直的方向。本专利技术的专利技术人发现，只需将所述增强纤维以其长度方向 与所述木塑复合制品的长度方向一致的方式设置即可有效提高木塑复合制 品的强度，实现本专利技术的目的，而且与上述网状形式相比还可以节约增强纤 维的用量，并从制备角度考虑更易于实现，因此，本专利技术优选所述多根纤维 簇并行排列，并且所述多根纤维簇的排列方式使该多根纤维簇的长度方向与 木塑复合制品的长度方向一致。进一步优选情况下，所述多根纤维簇各自位于木粉和热塑性树脂的混合 物的中间。也即只有观察横截面才能看到增强纤维。为了更有效地提高木塑复合制品的力学强度和使木塑复合制品同一横截面各个位置的力学强度一致，本专利技术优选每0.05-0.2平方米横截面的木塑 复合制品具有3-12根纤维簇，优选为5-10根纤维簇，并且所述多根纤维簇 中，相邻两根纤维簇的距离为2-5厘米。为了进一步提高本专利技术木塑复合制 品的力学强度和减轻该木塑复合制品的重量，进一步优选每根纤维簇中包括 200-1000根单丝纤维。本专利技术还优选所述未拉伸的增强纤维的单丝纤维的长 度为2-1000厘米，纤度为0.5-3旦。更优选所述增强纤维的单丝纤维的长度 与木塑复合制品的长度的比为0.002-1: 1，进一步优选为0.1-1:1，这样可以 进一步提高所述木塑复合制品的力学强度。尽管只要所述木塑复合制品中含有增强纤维即可实现本专利技术的目的，但 优选情况下，所述增强纤维为经过预拉伸的增强纤维，预拉伸力使预拉伸后 的增强纤维的长度为未拉伸的增强纤维长度的1.05-1.1倍。本专利技术的专利技术人发现，在本专利技术所述条件下，所述预拉伸的拉力大小可 以为5-30兆帕，预拉伸的时间可以为0.1-2秒，优选0.2-0.5秒，在上述预拉 伸条件下即可使预拉伸后的增强纤维的长度为未拉伸的增强纤维长度的 0.05-0.1倍。通过上述预拉伸，可以使未拉伸的增强纤维具有预应力；通过 控制所述预拉伸与所述接触的时间间隔为0.2-0.5秒，可以实现具有预应力 的增强纤维与木粉和热塑性树脂的复合；通过控制所述预拉伸的拉力大小和 时间可以控制未拉伸的增强纤维中预应力的大小。由于一方面基于目前的测 试手段还不容易测试预应力的大小和未拉伸的增强纤维拉伸后的长度变化， 另一方面，只要使增强纤维以拉紧状态从而具有预应力与含有木粉和热塑性 树脂的混合物进行复合即可极大地提高所得木塑复合制品的力学强度，因而 本专利技术不对所得木塑复合制品中的增强纤维的预应力大小及长度变化进行 定量表征，只是在制备过程中使增强纤维以拉紧状态与含有木粉和热塑性树 脂的混合物进行复合。 一般地，在未拉伸的增强纤维强度范围内，预拉伸的拉力越大且时间越长，则未拉伸的增强纤维中的预应力也越大，未拉伸的增 强纤维拉伸后的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木塑复合制品，该复合制品含有木粉和热塑性树脂的混合物，其特征在于，该复合制品还含有增强纤维。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：秦特夫，黄洛华，李改云，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院木材工业研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]