一种木塑复合材料专用木粉的制备方法技术

本发明专利技术提供一种木塑复合材料专用木粉的制备方法，包括以下步骤：步骤1、将钠基蒙脱土悬浮液浸注入木粉中；步骤2、对木粉中钠基蒙脱土进行改性。本发明专利技术采用两步法制备改性木粉，改性后的木粉能够提高木塑复合材料界面相容性，提高木粉的使用效率，使木粉从简单的“填料”转化为“增强材料”，应用于制备木塑复合材料和其它可用到木粉制备复合材料的领域，如纤维板等。

【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，成为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。为了实现本专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下:—种木塑复合材料专用木粉的制备方法，包括以下步骤:步骤1、将钠基蒙脱土悬浮液浸注木粉中；步骤2、对木粉中钠基蒙脱土进行改性。所述步骤1包括:1)将钠基蒙脱土溶解，并加入分散剂聚乙二醇，形成悬浮液；2)将已绝干的木粉放入烧杯中，置于浸注罐内，进行真空处理；3)将钠基蒙脱土悬浮液导入浸注罐内浸泡木粉，进行加压处理；4)将木粉取出，干燥，至恒重。所述悬浮液中钠基蒙脱土质量百分比为0.1-1% ;钠基蒙脱土与分散剂聚乙二醇之重量比为1:0.1-0.4 ;聚乙二醇的分子量为400-4000。所述悬浮液中钠基蒙脱土质量百分比优选为0.5% ;钠基蒙脱土与分散剂聚乙二醇之重量比优选:1:0.2 ;聚乙二醇的分子量优选为1000。所述真空处理中相对真空度为-0.05^-0.1MPa，处理时间为20_60min。所述真空处理中相对真空度优选为-0.07 -0.096MPa。所述加压处理的相对压力为0.5-1.5MPa，处理时间为30_120min ;干燥温度为60-105。。。所述步骤2包括:I)将二癸基二甲基氯化铵溶解；2)将步骤I处理后的木粉浸泡在二癸基二甲基氯化铵溶液中，进行钠基蒙脱土改性处理；3)取出木粉再次干燥至恒重，得到改性后的木粉。所述钠基蒙脱土与二癸基二甲基氯化铵的阳离子交换量为1:0.5-1 ;所述改性处理温度为40-80°C，处理时间为1-2小时；干燥温度为60-105°C。所述钠基蒙脱土 与二癸基二甲基氯化铵的阳离子交换量优选为1:0.7 ;改性处理温度优选60°C。本专利技术有益效果如下:1、采用两步法制备改性木粉，使钠基蒙脱土在木粉内部发生转变，由亲水性钠基蒙脱土转变为疏水性有机蒙脱土，在一定程度上解决了有机蒙脱土浸注木粉改性处理时，不溶于水且较难进入木粉的问题。2、本专利技术还解决了在木塑复合材料中添加有机蒙脱土时，过多有机蒙脱土会粘附在木粉表面而形成弱界面层的问题，本专利技术的木粉制备方法可以使大部分有机蒙脱土均匀分散进入到木粉内部。3、本专利技术的改性木粉可以提高木塑复合材料界面相容性，提高木粉的使用效率，使木粉从简单的“填料”转化为“增强材料”，专用于木塑复合材料的木粉。4、本专利技术制备的改性木粉极性明显降低，表面羟基官能团减少，从而明显降低木粉的吸湿性。有机蒙脱土进入到木粉细胞壁中，与细胞壁内部基体物质发生插层作用，使木粉表面相对碳含量明显减少，而氧、硅、铝含量上升。本专利技术所提供的木粉制备方法，工艺简单，成本低，可应用于制备木塑复合材料和其它可用到木粉制备复合材料的领域。附图说明图1为实施例1和对照例I的XRD对照图。图2 Ca)为对照例I的木粉的SEM图片。图2 (b)为实施例1的木粉的SEM图片。图3 (a)为实施例1的木粉的图片。图3 (b)为实施例1中Si元素的分布图。图3(C)为实施例1中Al元素的分布图。图4(a)为实施例1和对照例I的吸湿率对照图。图4( b )为实施例2和对照例2的吸湿率对照图。图4(C)为实施例3和对照例I的吸湿率对照图。图5(a)为实施例1和对照例I的吸水率对照图。图5(b )为实施例2和对照例2的吸水率对照图。图5( c )为实施例3和对照例I的吸水率对照图。具体实施例方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例1木粉选用毛白杨木粉(Populus tomentasa Carr.), 10-60目，河北藁城兴达木粉厂；钠基蒙脱土(Na-MMT)，200目，阳离子交换容量(CEC)为90mmol/100g，层间距为1.459nm，浙江丰虹粘土化工有限公司；二癸基二甲基氯化铵(DDAC)，质量百分比浓度70%，三博生化科技(上海)有限公司；聚乙二醇(PEG)，分子量1000，辽宁省抚顺佳化化工有限公司；聚乳酸(聚左旋，易生A1-1001型)，数均分子量80000，密度1.25g/cm3，熔融指数10-20g/min,深圳光华伟业实业有限公司。( I)对木粉进行真空加压浸注处理`第一步:将钠基蒙脱土溶于去离子水中，其质量百分比浓度为0.5%，同时，为提高悬浮液的稳定性，在悬浮液中加入一定量的聚乙二醇-1000 (PEG-1000)，其中，PEG-1000与钠基蒙脱土的质量比为0.2:1。将木粉放在烧杯中，在浸注罐内进行真空加压浸注处理。连接好真空设备及加压设备(即启动真空泵抽真空时关闭加压阀；开启加压阀时关闭真空泵)。开启真空泵进行抽真空处理，使真空加压罐内的相对真空度达到-0.096MPa，保持30min后关闭真空泵，同时导入制备的质量百分比浓度为0.5%的钠基蒙脱土悬浮液，并使钠基蒙脱土悬浮液完全浸泡木粉；开启加压阀，向浸注罐内通入压缩氮气，使之相对压力达到0.6MPa，对木粉进行加压处理，在此压力状态下保持60min后，打开放气阀，解除压力，之后将烧杯中的木粉用过滤筛过滤得到，放入盘中，在80°C鼓风干燥箱中干燥至恒重。第二步:将已浸注钠基蒙脱土的木粉放入烧杯中，浸泡在二癸基二甲基氯化铵(DDAC)溶液中，DDAC的质量百分比浓度为0.1625% (0.5%钠基蒙脱土时，DDAC与钠基蒙脱土的阳离子交换比为0.7:1)。将烧杯放入水浴锅中，温度6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木塑复合材料专用木粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将钠基蒙脱土悬浮液浸注木粉中；步骤2、对木粉中钠基蒙脱土进行改性。

【技术特征摘要】
1.一种木塑复合材料专用木粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1、将钠基蒙脱土悬浮液浸注木粉中； 步骤2、对木粉中钠基蒙脱土进行改性。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤I包括: I)将钠基蒙脱土溶解，并加入分散剂聚乙二醇，形成悬浮液； 2)将已绝干的木粉放入烧杯中，置于浸注罐内，进行真空处理； 3)将钠基蒙脱土悬浮液导入浸注罐内浸泡木粉，进行加压处理； 4)将木粉取出，干燥，至恒重。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述悬浮液中钠基蒙脱土浓度为0.1-1% ；钠基蒙脱土与分散剂聚乙二醇之重量比为1:0.1-0.4 ;聚乙二醇的分子量为400-4000。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述悬浮液中钠基蒙脱土浓度优选为0.5% ;钠基蒙脱土与分散剂聚乙二醇之重量比优选为1:0.2 ;聚乙二醇的分子量优选为1000。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述真空处理中相对真空度为-0.05—...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹金珍，刘如，王望，罗书品，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：