[發明專利]一種微納纖維素改性的木塑復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201910233020.6
• 申請日: 2019-03-26
• 公開（公告）號: CN109912875B
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 王文俊;張璐;李如燕;張云浩;張靠民;孫金鵬;邵自強
• 申請（專利權）人: 北京理工大學;昆明理工大學
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08L51/06;C08L97/02;C08L1/02
• 代理公司: 北京理工正陽知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鄔曉楠

本發明涉及一種微納纖維素改性的木塑復合材料的制備方法，屬于高分子材料領域。本發明以生物質材料或纖維素為原料，通過膨潤～磷酸溶解～球磨法高效制備微納纖維素。將其添加到木塑復合材料中改善其綜合應用性能。本發明制備木塑復合材料的具體步驟為：一、制備微納纖維素與植物纖維的預混物1；二、將預混物1與木塑復合材料配方中其他組分混合，得到預混物2；三、預混物2的造粒與成型，得到微納纖維素改性的木塑復合材料。本發明采用簡單而巧妙的方法解決了微納纖維素在木塑復合材料中的分散問題，達到了改善木塑復合材料綜合性能的目的。本發明方法環保，不需要采用任何化學試劑，不需要特別的設備，是一種適用于工業化大批量生產的方法。

技術領域

本發明涉及一種微納纖維素改性的木塑復合材料的制備方法，屬于高分子材料領域。

背景技術

木塑復合材料(WPC)是一種新型綠色環保材料，主要由植物纖維(如木粉、廢木屑、樹皮、竹粉、糠殼、稻殼、花生殼、亞麻和農作物秸桿等)和熱塑性塑料(如聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯等)以及各種助劑(如潤滑劑、偶聯劑、抗氧化劑等)按一定比例混合均勻后，再通過熱塑性塑料的各種常規成型方法制備成不同形狀和尺寸的制品。WPC具有優良的耐水、耐腐蝕、可循環使用等優點，可替代木材在家裝、建材、運輸、園林、汽車等領域應用。但木塑復合材料也存在諸如抗蠕變性能差、強度低，特別是抗沖擊韌性較差等缺點，因此，WPC主要應用于非主承力結構。

微納纖維素是將天然生物質材料經過各種途徑得到的具有微納尺寸的纖維素。它保留了纖維素的天然可降解、可再生、價格低廉等優勢，同時，微納纖維素還具有比模量高，比強度高(純微納纖維素的楊氏模量在150GPa左右，大約為鋼的3倍，拉伸強度可達10GPa)等特性，加上其特有的納米效應，可以顯著改善聚合物材料的綜合力學性能，是一種優異的增強材料。因此，將微納纖維素用于木塑復合材料性能改善的效果是可預期的。

李晶晶(離子聚合物、納米纖維素增強木塑復合材料的研究[D].南京林業大學，2013.)以楊木粉和脫脂棉為原料制備納米纖維素懸浮液，采用物理預處理法和聚氧化乙烯分散劑法將納米纖維素添加到木粉/HDPE木塑復合材料中，制備的木塑復合材料彎曲性能和沖擊性能得到提高。專利CN 103333390 B(利用納米纖維增強塑料或木塑復合材的方法)以石蠟為中間體制備了石蠟/納米纖維乳液，干燥后將石蠟/納米纖維干混物粉碎，添加到塑料制品或木塑復合材料中，制備的木塑復合材料強度得到提高。這些方法的缺點是納米尺寸添加物加入到木塑復合材料中的過程復雜，費時費力，只適用于實驗室里少量應用，不能大規模用于工業上改善木塑復合材料性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種微納纖維素改性的木塑復合材料的制備方法。該方法采用一種方便有效的方式將微納纖維素添加到木塑復合材料體系中，達到改善木塑復合材料綜合性能的目的。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的。

一種微納纖維素改性的木塑復合材料的制備方法，具體步驟如下：

步驟一：微納纖維素的制備

(1)原料的膨潤預處理：將原料于(0±5)℃在化學物質1水溶液中膨潤至少1h，然后水洗除去化學物質1，得到濕態膨潤后產物1；

(2)磷酸溶解：將產物1加入到磷酸水溶液中，根據原料種類不同，控制產物1(干重計)與磷酸水溶液的固液比以1:10(g/ml)為下限，在室溫～60℃下(推薦溫度為50℃)，攪拌至產物1全部溶解，沉析至大量水中終止反應，然后水洗至中性，抽濾，得到膠狀產物2；

(3)球磨：將產物2在球磨機中球磨3～5h，得到微納纖維素水懸浮液。