[發明專利]微生物處理的環保型木塑復合材料及制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011086898.0
• 申請日: 2020-10-12
• 公開（公告）號: CN112111117B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 晉強;劉俊;朱琳;翟少華;何春霞;杰德爾別克·馬迪尼葉提
• 申請（專利權）人: 新疆農業大學;新疆華庭工貿有限公司
• 主分類號: C08L27/06
• 分類號: C08L27/06;C08L23/06;C08L23/12;C08K13/06;C08K9/06;C08K11/00;C08K3/26;C08K3/16;C08K7/26;C08J7/14;C08J7/04
• 代理公司: 烏魯木齊合縱專利商標事務所 65105
• 代理人: 周星瑩;湯潔

本發明涉及木塑復合材料及制備方法技術領域，是一種微生物處理的環保型木塑復合材料及制備方法和應用，該微生物處理的環保型木塑復合材料，原料包括塑料基體、木質纖維粉和活性無機填料。本發明所述微生物處理的環保型木塑復合材料相比于現有木塑復合材料，不僅具有更佳的防霉性能，還具有更低的吸水率，本發明未采用常用的殺菌劑和防霉劑獲得防霉效果，而是通過所述微生物以及其余處理工藝達到防霉效果，使本發明得到的微生物處理的環保型木塑復合材料更佳環保，具有更好的市場應用前景。

技術領域

本發明涉及木塑復合材料及制備方法技術領域，是一種微生物處理的環保型木塑復合材料及制備方法和應用。

背景技術

木塑復合材料（Wood plastics composites，WPC）是近年發展起來的綠色環保材料，是以熱塑高分子塑料為基體、填充木纖維微粒制備而成。木塑復合材料可以進一步分為木材熱固性復合材料和木材熱塑性復合材料。

木塑復合材料兼具木質纖維和塑料的優點，同時又克服了一些限制導致木材與塑料廣泛使用的缺點，如木材的易腐爛、易被蟲蛀、吸水脫水導致尺寸的變化以及塑料的高成本和易老化等。其次在外觀方面，不同于塑料給人的廉價感，木塑復合材料擁有可設計的木制外觀，可根據不同的使用情況進行改變；在物理性能方面，木塑復合材料有著優秀的尺寸穩定性，并可根據不同狀況設計適合的配方，使其擁有多種多樣的良好的物理性能；同時擁有熱塑性塑料的容易成型的特點，可以大批量低成本生產，擁有類似木材的二次加工性能，幾乎可以完全取代木材，廣泛應用于戶外地板、園林建筑、家具、汽車內飾等領域，并可以回收再利用。因木粉和熱塑塑料可由林業廢棄樹枝、舊木、鋸末、塑料垃圾等回收得到，故其對減少環境污染和資源利用具有重要意義。

與塑料老化機理不同，WPC老化機理中，外界因素除光、氧和熱對老化性能的影響，水依然起到了至關重要的作用。植物纖維固有的易吸水性會導致WPC性能降低：首先，它降低了纖維和基質之間的界面粘附。在淋雨階段，水會使植物纖維與PVC界面結合瓦解，從而減小界面粘合強度，導致植物纖維與PVC間發生低效應力轉移。植物纖維的親水行為導致難以獲得纖維/基質之間的良好粘附，這限制了木塑復合材料產品的廣泛應用。其次，水會促進并加速光降解的發生，并且纖維素吸水膨脹進而使界面產生微裂紋，聚合物基體中的微裂紋可以使水分和光線更容易滲入，導致WPC老化程度和范圍向縱深發展，引起力學性能的迅速劣化；最后，毛細管效應可以通過纖維/基質界面輸送水。這些現象會引起WPC的變形或性質變化，例如膨脹、塑化甚至降解。WPC材料表面在老化過程會受到水的沖洗，其降解層和木質成分抽出物剝落，因此表面持續裸露而損失質量，從而導致降解速度加快。復合材料吸水膨脹會削弱材料的界面結合力，導致復合材料在受到外力荷載時，界面不能很好的傳遞應力，從而降低了材料的力學性能。其次，復合材料吸水產生的微裂縫為紫外線和水的進入提供了通道，導致裂紋發育迅速，使得復合材料的力學性能迅速劣化。另一方面，水分可能帶走PVC沒有包覆完整的填料，形成空洞，造成性能下降。

木塑復合材料中植物纖維和無機填料含量對材料的性能有較大影響。對于植物纖維作為以PVC為基體的復合材料填充料時，由于植物纖維內大量的-OH互相作用引起團聚現象加劇，導致材料易產生缺陷造成應力集中現象，因此復合材料力學性能隨著植物纖維含量增加呈現降低規律；而無機填料填充生物質復合材料的研究，大多數是采用碳酸鈣和粉煤灰作為填充料，由于無機填料表面積小，表面極性大，易產生無機微粉團聚導致復合材料應力集中現象；且有相關研究表明：在改性劑含量不變時，適宜的減少無機微粉的含量，能夠改善填充料與聚合物的界面形容性，從而提高復合材料機械性能，因此復合材料內聚力隨著無機微粉增加而呈現降低規律。

隨著木塑復合材料技術的改進及纖維含量的增加，因為水分代入的真菌對木塑復合材料的危害已經被發現并逐漸引起重視。危害木塑復合材料的真菌會導致材料的腐朽，引起木塑制品發霉或褪色，嚴重影響其外觀，在潮濕地區，由于真菌在材料上的快速生長和繁殖，真菌對木塑材料的危害更大。目前，木塑發霉已成為消費者使用過程中投訴最多的三大問題之一。