[發(fā)明專利]一種防生物侵害植物纖維復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310191143.0
• 申請日: 2013-05-22
• 公開（公告）號: CN103242669A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金菊婉;覃道春;王錦濤;吳春;賈翀;徐詠蘭;張祿晟;崔舉慶;韓書廣;吳羽飛
• 申請（專利權(quán)）人: 南京林業(yè)大學(xué);國際竹藤中心
• 主分類號: C08L97/02
• 分類號: C08L97/02;C08L61/24;C08L61/06;C08L75/00;C08L61/32;C08L23/06;C08L23/12;C08L27/06;C08L25/06;C08K3/38;C08K3/26;C08K3/22;C08K5/3437
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 沈根水

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是以木材、竹材、農(nóng)業(yè)剩余物等植物纖維為原料、添加防腐劑和樹脂膠粘劑加工而成的具有防蟲、防腐、防霉和防變色能力的一種防生物侵害植物纖維復(fù)合材料及其制備方法，屬生物質(zhì)復(fù)合材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著世界范圍內(nèi)大徑級優(yōu)質(zhì)木材資源的減少，依靠人工林小徑級木材和其他非木材植物原料制造各類生物質(zhì)復(fù)合材料，以滿足各行各業(yè)對木制品的需求，已經(jīng)成為我國解決木材供應(yīng)緊缺的重要措施。生物質(zhì)復(fù)合材料是以木材或其他植物纖維為原料，通過專門的工藝過程加工成各種單元，施加膠粘劑和添加劑，在一定的條件下壓制而成的板材或型材。熱固性樹脂膠合的復(fù)合材料如刨花板、纖維板、定向刨花板、中密度纖維板、定向刨花層積材和單板條層積材等，替代實體木材已廣泛用于建筑結(jié)構(gòu)和室內(nèi)外工程中；熱塑性樹脂膠合的復(fù)合材料，是以鋸末、木屑、竹屑、稻殼、麥秸、甘蔗渣、棉秸稈等植物纖維為增強纖維原料，以高密度聚乙烯(?HDPE)?、低密度聚乙烯(?LDPE)?、聚丙烯(?PP)?、聚苯乙烯(?PS)?、聚氯乙烯(?PVC)?和丙烯腈－苯乙烯－丁二烯(?ABS))等為熱塑性塑料基體，通過添加特定助劑，經(jīng)高溫高壓處理后制成的一種復(fù)合材料，已在戶外的鋪板、棧道、園林及城市景觀及室內(nèi)等場所得到應(yīng)用。

木材、竹材和農(nóng)作物秸稈等植物纖維原料的主要成分為纖維素、半纖維素、木素，還含有淀粉、糖類和蛋白質(zhì)等物質(zhì)，一旦水分、溫度、濕度、酸堿度適宜，容易遭受到真菌和蟲蟻的危害，導(dǎo)致其霉變、變色、腐朽和蟲蛀。由于熱固性樹脂膠合的生物質(zhì)復(fù)合材料中植物纖維單元所占的質(zhì)量比達90％左右，因此，在一定的條件下這類復(fù)合材料也和木材等植物纖維原料一樣容易遭受到真菌和蟲害的侵害從而影響構(gòu)件的美觀性、功能性和使用壽命及使用者的健康和安全。熱塑性樹脂膠合的生物質(zhì)復(fù)合材料，即木塑復(fù)合材料（WPC），是將不易生物降解的熱塑性塑料基質(zhì)包埋植物纖維而制造的，并且塑料質(zhì)量比例高達30％～50％，因此在生產(chǎn)和使用該材料的早期，普遍認為其具有良好的抵抗生物因子侵蝕的能力。但實際使用中發(fā)現(xiàn)，室外使用的WPC，如鋪板、柵欄等也會受到霉菌、腐朽真菌及白蟻等的侵蝕危害，尤其是含植物纖維含量高的材料，更易受到腐朽菌、霉菌、變色菌和蟲蟻的侵蝕。生物因子對木塑復(fù)合材料的危害已成為限制其進一步發(fā)展和應(yīng)用的關(guān)鍵問題之一，如何提高其防霉防腐防蟲能力成為研究的焦點之一。

總之，提高特殊地區(qū)和用途的生物質(zhì)復(fù)合材料的防蟻、防腐、防霉和防變色能力十分迫切。溫暖濕潤地區(qū),?生物質(zhì)復(fù)合材料在使用場所遭受到的很多時候是蟲蟻、腐朽菌、霉菌及變色菌等的多重生物因子的侵害，單一的防腐或防蟲或防霉措施不足以保護這類材料，開發(fā)具有多重防護功能的產(chǎn)品十分必要。

國內(nèi)外使用的木材主要防護處理方法為加壓浸注法，即將木材放入密閉容器內(nèi)，用壓力將防腐劑液注入到材料內(nèi)進行防腐。該法應(yīng)用于生物質(zhì)復(fù)合材料防護，存在問題主要有四：1）材料厚度方向防腐藥劑分布不勻，表層濃度高而芯層濃度低；2）如采用水溶性防腐劑，則水分的進入和干燥引起材料的濕脹和干縮，導(dǎo)致刨花類和纖維類材料的厚度膨脹較大、結(jié)構(gòu)受損、物理力學(xué)性能降低；3）由于加壓浸漬罐的尺寸有限，無法對工業(yè)化生產(chǎn)的標準幅面尺寸（如1.22m×2.44m）的熱固性樹脂膠合的生物質(zhì)復(fù)合材料進行處理，即防護處理的材料幅面有限，難以滿足對大幅面防護處理材的要求，如輕型木結(jié)構(gòu)房屋中的墻面板、樓面板等；4）不適合用來處理熱塑性樹脂膠合的木塑復(fù)合材料。

與實木防腐相比，因生物質(zhì)復(fù)合材料是通過將植物原料分離成為單元再由樹脂膠合在一起的這樣一個“先分離后重組”的過程而生產(chǎn)的，這就使得對其進行“生產(chǎn)過程”中的防護處理成為可能，即在產(chǎn)品成型前將進行防護劑處理，目前主導(dǎo)方法有：1）使用防護劑對復(fù)合材料的單元進行預(yù)處理；?2）生產(chǎn)過程中將防護劑和樹脂及其他添加劑一起處理單元。