[發(fā)明專利]聚乙烯纖維－植物纖維復(fù)合材料的熱壓制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810064906.4
• 申請日: 2008-07-11
• 公開（公告）號: CN101323130A
• 公開（公告）日: 2008-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王偉宏;王海剛;卜凡華;朱瑩
• 申請（專利權(quán)）人: 東北林業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B27N3/04
• 分類號: B27N3/04;B27N1/00;B27N1/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 韓末洙

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種植物纖維材料的制造方法。

背景技術(shù)

木材-塑料復(fù)合材料由于有效地利用了廢棄木材和塑料制造出高性能的環(huán)保材料而受到廣泛重視，目前的生產(chǎn)技術(shù)主要為擠出方式。其不足之處是植物纖維含量高時出料困難，通常采用纖維形態(tài)為40～100目的細(xì)小纖維；板材幅面因為受模具限制較窄；秸稈在擠出過程中容易熱解炭化，所以原材料主要以木材為主，不僅不利于環(huán)境；采用擠出工藝制得的復(fù)合材料的寬度通常在200mm左右。現(xiàn)有聚乙烯-秸稈復(fù)合材料的預(yù)熱式熱壓制造方法采用粉末狀形態(tài)的塑料組分，但由于與植物纖維的堆積密度相差大，存在機械混料不均勻問題，容易產(chǎn)生局部集中現(xiàn)象，造成部分植物纖維之間缺少聚乙烯粘接介質(zhì)，導(dǎo)致板材的抗彎強度僅為13.87～17.495MPa，板材力學(xué)性能差的問題，而且生產(chǎn)率偏低問題，不利于機械化生產(chǎn)。

我國是農(nóng)業(yè)大國，植物纖維原料，如麥草、稻草、亞麻、棉桿等農(nóng)作物秸稈具有廣泛來源，其化學(xué)成分類似于木材，可以替代木材產(chǎn)品使用，緩解木材資源緊張的局面。然而大多數(shù)農(nóng)作物秸稈都被丟棄或焚燒，致使大量的植物纖維資源白白浪費。同樣，廢棄木材和低質(zhì)木材經(jīng)過加工也可以制造出優(yōu)良的復(fù)合材產(chǎn)品，替代優(yōu)質(zhì)木材制品。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決擠出方式生產(chǎn)木材-塑料復(fù)合材料時只能采用細(xì)小纖維、板材幅面較窄、秸稈易熱解炭化，預(yù)熱式熱壓法制造的板材力學(xué)性能低、聚乙烯粉末與植物纖維碎料混合均勻性差和生產(chǎn)率低的問題，提供了一種聚乙烯纖維-植物纖維復(fù)合材料的熱壓制造方法。

本發(fā)明聚乙烯纖維-植物纖維復(fù)合材料的熱壓制造方法如下：一、將占聚乙烯塑料顆粒質(zhì)量3％～6％的馬來酸酐接枝聚乙烯顆粒與聚乙烯塑料顆粒混合，在溫度為170～180℃的條件下加熱熔化，然后冷卻至室溫再鋸解為長5mm～25mm、寬2mm～3.5mm、厚度0.2mm～1.5mm的聚乙烯塑料纖維；二、將步驟一得到的聚乙烯塑料纖維與細(xì)度為10～40目的植物碎料混合，即得到混合料；三、將步驟二得到的混合料鋪裝成板坯，然后將板坯放在兩塊金屬墊板之間，在壓力為1～3MPa、溫度為150～160℃條件下預(yù)熱20～30min；四、將經(jīng)過預(yù)熱處理的板坯置于壓力為4～6MPa、溫度為170～190℃的條件下保持8～15min，然后在3～6MPa的壓力條件下冷卻到70～80℃，之后卸壓，即得到聚乙烯纖維-植物纖維復(fù)合材料；其中步驟二中植物碎料占混合料總重量的50％～70％。

本發(fā)明步驟二中所述的植物碎料是麥草、稻草、亞麻、棉桿或廢棄木材碎料。

本發(fā)明將塑料顆粒加工成纖維形狀后再與纖維混合，熱壓前對板坯進行預(yù)熱，減少了熱壓時板材的升溫時間；并且由于塑料是纖維狀的，與植物纖維碎料混合均勻，粘接點增多；且熱壓時易于熔化和傳熱，從而減少了總的熱壓時間，避免了植物纖維碎料長時間承受高溫造成的降解、顏色變深現(xiàn)象的發(fā)生。本發(fā)明添加馬來酸酐接枝作為偶聯(lián)劑，改善非極性的聚乙烯組分與極性植物纖維之間的界面結(jié)合能力；本發(fā)明將聚乙烯原料加工成纖維形態(tài)，使其堆積密度與植物纖維原料接近，二者能夠更均勻地混合在一起，以保證每個植物纖維單元都能與聚乙烯有所接觸，纖維間粘接介質(zhì)增多，板材物理力學(xué)性能提高，便于工業(yè)化推廣。本發(fā)明將板坯放在兩塊金屬墊板之間進行對板坯預(yù)熱，有利于傳熱，與粉末聚乙烯-秸稈復(fù)合材料的預(yù)熱式熱壓制造方法相比預(yù)熱溫度從135～145℃提高到150～160℃，預(yù)熱時間從35～45min減少到20～30min，預(yù)熱時間縮短，冷卻溫度由原來的60～70℃提高到70～80℃，同樣具有提高勞動生產(chǎn)率、節(jié)省能源，并且增加了經(jīng)濟效益。

與采用聚乙烯塑料粉末、不添加偶聯(lián)劑制造的材料相比，本發(fā)明用聚乙烯塑料纖維和偶聯(lián)劑制造的材料的彎曲強度高，彈性模量大，吸水膨脹率低，內(nèi)結(jié)合強度強。采用本發(fā)明的方法制造出來的板材的抗彎強度為15～25MPa，彈性模量為1.3～2.2GPa，內(nèi)結(jié)合強度為0.3～1.5采用本發(fā)明方法生產(chǎn)出來的材料幅面可達2440mm×1220mm。本發(fā)明用廉價的麥草、稻草、亞麻、棉桿、秸稈或廢棄木材作為原材料，既充分利用了資源又節(jié)省了開支，適合大型工業(yè)生產(chǎn)。

具體實施方式

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實施方式，還包括各具體實施方式間的任意組合。