[發明專利]用于高溫加工木塑復合材料的木質纖維素材料及制備方法

在審

• 申請號: 201710015134.4
• 申請日: 2017-01-10
• 公開（公告）號: CN106750369A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 張志軍;張京發;王海剛;王清文;謝延軍;王奉強
• 申請（專利權）人: 東北林業大學
• 主分類號: C08H8/00
• 分類號: C08H8/00;C08L97/02;C08L69/00;C08L77/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于用于加工木塑復合材料的生物質材料及其制備方法的技術領域，特別是涉及用于高溫加工木塑復合材料的生物質材料及其制備方法的技術領域。

背景技術

木塑復合材料是指采用植物纖維粉和熱塑性塑料(含回收塑料)，經熔融混煉加工制成的綠色環保材料。它兼具木質纖維材料和高分子材料兩者性能的優點，即尺寸穩定性好、耐水性能好、耐腐蝕性等，因此被作為實木材料或純塑料的替代品而廣泛應用于建筑產品、汽車、園林及室外設施等領域，發展迅速。由于植物纖維的耐熱性較差，導致木塑復合材料的加工溫度受到限制，因此，目前木塑復合材料的基體材料以低熔點的通用性塑料為主，并且現有木塑復合材料的制備溫度低于180℃。

木質纖維素材料主要是由纖維素、半纖維素和木質素三種高分子化合物組成。在受熱時木質纖維素材料容易發生脫水降解，當溫度超過200℃時，發生嚴重的熱降解，特別是三大組份中的木質素和半纖維素發生降解，導致植物纖維自身強度降低，從而導致木塑復合材料強度降低。因此，在200℃以上制備形態和性能較好的木塑復合材料是學術界的技術難題。

發明內容

本發明的目的是為了解決高溫條件下木質纖維素材料易降解，進而解決高溫制備木塑復合材料難以實現的問題，而提供了一種用于高溫加工木塑復合材料的木質纖維素材料及其制備方法。

本發明的用于高溫加工木塑復合材料的木質纖維素材料為改性劑改性的木質纖維素材料。

所述改性劑為硼酸、可溶性硼酸鹽、硅酸和可溶性硅酸鹽中的一種或幾種的混合物。

所述木質纖維素材料包括木材、稻殼、竹材、麻、秸稈、咖啡殼、果殼中的一種或幾種的混合物。

所述改性劑的重量占總重量的0.1％～50％。

本發明的一種用于高溫加工木塑復合材料的木質纖維素材料的制備方法按以下步驟進行：

一、配置改性劑溶液；

二、將木質纖維素材料制成纖維狀或粉狀，并和改性劑混合均勻，得混合物；

三、將混合物干燥，得用于高溫加工木塑復合材料的木質纖維素材料。

所述木質纖維素材料和改性劑的混合方式為浸泡、噴淋或真空加壓浸漬；

所述浸泡的具體方法為將木質纖維素材料加入改性劑溶液中進行浸泡；

所述噴淋的具體方法為將木質纖維素材料加入到混合機中混合，然后利用噴霧裝置從混合機上部開口處對混合過程中的木質纖維素材料進行噴淋；

所述真空加壓浸漬的具體方法為利用真空加壓浸漬罐進行浸漬操作；

所述干燥溫度為50℃～250℃。

本發明的原理是改性劑與木質纖維素材料通過氫鍵絡合和化學鍵反應，形成硼化木質纖維素材料，改變了木質纖維素材料的化學組成結構。改性的木質纖維素材料在受熱時化學鍵斷裂方式改變，從而提高了木質纖維素材料的熱穩定性。

本發明相對于現有技術的優點：

硼酸、可溶性硼酸鹽、硅酸和可溶性硅酸鹽改性提高了植物纖維的熱降解溫度，將木粉的初始降解溫度從180～200℃提高到了220～280℃，從而提高了木塑復合材料的加工溫度，擴大了木塑基體材料范圍，使得制備聚碳酸酯、尼龍等工程塑料基木塑復合材料可以實現。處理方法比較簡單，易于工業化生產，處理過程和產物環保無毒。此外，改性處理還改善了木質纖維素材料防霉、抗菌和阻燃性能。

附圖說明

圖1為實施例1制備的木粉的微商熱重(DTG)曲線圖，其中1為未處理木粉的DTG曲線，2為4％濃度硼酸溶液改性后的木粉的DTG曲線。

具體實施方式

本發明技術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。在不偏離本發明的內容和范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。

具體實施方式一：本實施方式的用于高溫加工木塑復合材料的木質纖維素材料為改性劑改性的木質纖維素材料。

具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一不同的是，所述改性劑為硼酸、可溶性硼酸鹽、硅酸和可溶性硅酸鹽中的一種或幾種的混合物。其他步驟與參數與具體實施方式一相同。

具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式一不同的是，所述木質纖維素材料包括木材、稻殼、竹材、麻、秸稈、咖啡殼、果殼中的一種或幾種的混合物。其他步驟與參數與具體實施方式一相同。

具體實施方式四：本實施方式與具體實施方式一不同的是，所述改性劑的重量占總重量的0.1％～50％。其他步驟與參數與具體實施方式一相同。