一种高强度木塑复合材料的制备方法及制品

1.一种高强度木塑复合材料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)按如下重量份数准备各组分：
(2)对木质粉料进行干燥，并用所预备的钛酸酯偶联剂，对干燥后的木质粉料进行表面改性；
(3)用偶氮二异丁腈和十二烷基硫醇，将甲基丙烯酸和丙烯酸丁酯进行共聚反应，得到甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯共聚物；
(4)将改性后的木质粉料，甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯共聚物，邻苯二甲酸二辛脂，聚乙烯PE，乙二胺四乙酸钠，硫酸亚铁，阻燃剂和过硫酸钾，加入到高速混合机中，在80～90℃温度条件下，混合5～10min；
(5)将上述均匀混合物送入平行双螺杆挤出机中熔融共混，进行造粒，并压制成型，得到可回收高强度木塑复合材料，其中，挤出机机筒温度为160-185℃，模头温度为165-205℃。
2.根据权利要求1所述的高强度木塑复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括：将木质粉料在电热鼓风干燥箱中，在120℃温度条件下干燥4个小时，并进行脱脂和烘干，使其含水率小于0.2％，用丙酮将钛酸酯偶联剂稀释至体积百分比20％，然后将稀释后的钛酸酯偶联剂喷洒处理木质粉料，然后加入高速混合机中进行预混合0.5h。
3.根据权利要求1所述的高强度木塑复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)具体包括：向装有温度计、回流泠凝管和搅拌器的容器中，加入甲基丙烯酸和丙烯酸丁酯，并加入无水乙醇作为溶剂，搅拌待充分溶解后，依次加入偶氮二异丁腈和十二烷基硫醇，然后将容器置于恒温水浴锅中，在70～90℃温度条件下，反应4～6h，得到甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯共聚物。
4.根据权利要求1所述的高强度木塑复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的阻燃剂为聚磷酸铵，三聚氰胺和双季戊四醇其中一种。
5.一种权利要求1～4之一所述方法制备的高强度木塑复合材料，其特征在于，其由按以下重量份数的组分制成：木质粉料：20～60份；邻苯二甲酸二辛酯：5～15份；钛酸酯偶联剂：1～4份；甲基丙烯酸：1～2份；丙烯酸丁酯：1～2份；偶氮二异丁腈：0.5～1份；无水乙醇：
20～30份；十二烷基硫醇：0.1～0.5份；聚乙烯PE：30～50份；乙二胺四乙酸钠：1～5份；硫酸亚铁：10～20份；过硫酸钾：1～5份；丙酮：20～30份；阻燃剂：10～20份。
6.根据权利要求5所述的高强度木塑复合材料，其特征在于，所述甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯共聚物，具体由向装有温度计、回流泠凝管和搅拌器的容器中，加入甲基丙烯酸和丙烯酸丁酯，并加入无水乙醇作为溶剂，搅拌待充分溶解后，依次加入偶氮二异丁腈和十二烷基硫醇，然后将容器置于恒温水浴锅中，在70～90℃温度条件下，反应4～6h后制得。
7.根据权利要求5所述的高强度木塑复合材料，其特征在于，所述的阻燃剂为聚磷酸铵，三聚氰胺和双季戊四醇其中一种。

一种高强度木塑复合材料的制备方法及制品\n技术领域\n[0001] 本发明涉及家具制造领域，具体涉及一种用于制造家具的高强度木塑复合材料的制备方法，及通过该方法制备的制品。\n背景技术\n[0002] 木塑复合材料(Wood-Plastic Composites，WPC)是国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合材料，指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，代替通常的树脂胶粘剂，与超过50％以上的木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合成新的木质材料，再经挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺，生产出的板材或型材。主要用于建材、家具、物流包装等行业。将塑料和木质粉料按一定比例混合后经热挤压成型的板材，称之为挤压木塑复合板材。\n[0003] 木塑复合材料的基础为高密度聚乙烯和木质纤维，决定了其自身具有塑料和木材的某些特性，如：\n[0004] 1)良好的加工性能木塑复合材料内含塑料和纤维，因此，具有同木材相类似的加工性能，可锯、可钉、可刨，使用木工器具即可完成，且握钉力明显优于其他合成材料。机械性能优于木质材料。握钉力一般是木材的3倍，是刨花板的5倍。\n[0005] 2)良好的强度性能木塑复合材料内含塑料，因而具有较好的弹性模量。此外，由于内含纤维并经与塑料充分混合，因而具有与硬木相当的抗压、抗弯曲等物理机械性能，并且其耐用性明显优于普通木质材料。表面硬度高，一般是木材的2-5倍。\n[0006] 3)具有耐水、耐腐性能，使用寿命长木塑材料及其产品与木材相比，可抗强酸碱、耐水、耐腐蚀，并且不繁殖细菌，不易被虫蛀、不长真菌。使用寿命长，可达50年以上。\n[0007] 4)优良的可调整性能通过助剂，塑料可以发生聚合、发泡、固化、改性等改变，从而改变木塑材料的密度、强度等特性，还可以达到抗老化、防静电、阻燃等特殊要求。\n[0008] 5)具有紫外线光稳定性、着色性良好。\n[0009] 6)其最大优点就是变废为宝，并可100％回收再生产。可以分解，不会造成“白色污染”，是真正的绿色环保产品。\n[0010] 7)原料来源广泛生产木塑复合材料的塑料原料主要是高密度聚乙烯或聚丙烯，木质纤维可以是木粉、谷糠或木纤维，另外还需要少量添加剂和其他加工助剂。\n[0011] 8)可以根据需要，制成任意形状和尺寸大小。\n[0012] 随着对木塑复合材料的不断研发，生产木塑复合材料的塑料原料，除了有高密度聚乙烯或聚丙烯以外，还有聚氯乙烯和PS。工艺也由最早的单螺杆挤出机发展成第二代锥形双螺杆挤出机，再到由平行双螺杆挤出机初步造粒，再由锥形螺杆挤出成型，可以弥补难以塑化，抗老化性差、抗蠕变性差、色彩的一致性和持久性差和拉伸强度低的特点。\n[0013] 但是，目前用于家具制造领域的多为不可回收的木塑复合材料，造成资源浪费，成本虚高。而有些木塑复合材料，由于机械强度不够，不能满足家具关键结构件的相关强度要求，制造出的家具性能较差，使用寿命短，因此需要针对性的提高木塑材料的机械强度。\n发明内容\n[0014] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种用于家具制造，能够满足家具主要机械强度参数需求的，可回收的高强度木塑复合材料的制备方法，及通过该方法制备的制品。\n[0015] 本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：\n[0016] 一种高强度木塑复合材料的制备方法，其包括以下步骤：\n[0017] (1)按如下重量份数准备各组分：\n[0018]\n[0019]\n[0020] (2)对木质粉料进行干燥，并用所预备的钛酸酯偶联剂，对干燥后的木质粉料进行表面改性；\n[0021] (3)用偶氮二异丁腈和十二烷基硫醇，将甲基丙烯酸和丙烯酸丁酯进行共聚反应，得到甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯共聚物；\n[0022] (4)将改性后的木质粉料，甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯共聚物，邻苯二甲酸二辛脂，聚乙烯PE，乙二胺四乙酸钠，硫酸亚铁，阻燃剂和过硫酸钾，加入到高速混合机中，在80～90℃温度条件下，混合5～10min；\n[0023] (5)将上述均匀混合物送入平行双螺杆挤出机中熔融共混，进行造粒，并压制成型，得到可回收高强度木塑复合材料，其中，挤出机机筒温度为160-185℃，模头温度为165-\n205℃。\n[0024] 所述步骤(2)具体包括：将木质粉料在电热鼓风干燥箱中，在120℃温度条件下干燥4个小时，并进行脱脂和烘干，使其含水率小于0.2％，用丙酮将钛酸酯偶联剂稀释至20％(V/V)，然后将稀释后的钛酸酯偶联剂喷洒处理木质粉料，然后加入高速混合机中进行预混合0.5h。\n[0025] 步骤(3)具体包括：向装有温度计、回流泠凝管和搅拌器的容器中，加入甲基丙烯酸和丙烯酸丁酯，并加入无水乙醇作为溶剂，搅拌待充分溶解后，依次加入偶氮二异丁腈和十二烷基硫醇，然后将容器置于恒温水浴锅中，在70～90℃温度条件下，反应4～6h，得到甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯共聚物。\n[0026] 步骤(1)所述的阻燃剂为聚磷酸铵，三聚氰胺和双季戊四醇其中一种。\n[0027] 一种实施所述方法制备的高强度木塑复合材料，其由按以下重量份数的组分制成：改性木质粉料：20～60份；邻苯二甲酸二辛脂：5～15份；钛酸酯偶联剂：1～4份；甲基丙烯酸：1～2份；丙烯酸丁酯：1～2份；偶氮二异丁腈：0.5～1份；无水乙醇：20～30份；十二烷基硫醇：0.1～0.5份；聚乙烯PE：30～50份；乙二胺四乙酸钠：1～5份；硫酸亚铁：10～20份；\n过硫酸钾：1～5份；丙酮：20～30份；阻燃剂：10～20份制得；其中，通过对木质粉料进行干燥，并用所预备的钛酸酯偶联剂，对干燥后的木质粉料进行表面改性；用偶氮二异丁腈和十二烷基硫醇，将甲基丙烯酸和丙烯酸丁酯进行共聚反应，得到甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯共聚物；将改性后的木质粉料，甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯共聚物，邻苯二甲酸二辛脂，聚乙烯PE，乙二胺四乙酸钠，硫酸亚铁，阻燃剂和过硫酸钾，加入到高速混合机中，在80～90℃温度条件下，混合5～10min；将上述均匀混合物送入平行双螺杆挤出机中熔融共混，进行造粒，并压制成型，得到可回收高强度木塑复合材料。\n[0028] 所述挤出机机筒温度为160-185℃，模头温度为165-205℃。\n[0029] 所述甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯共聚物，具体由向装有温度计、回流泠凝管和搅拌器的容器中，加入甲基丙烯酸和丙烯酸丁酯，并加入无水乙醇作为溶剂，搅拌待充分溶解后，依次加入偶氮二异丁腈和十二烷基硫醇，然后将容器置于恒温水浴锅中，在70～90℃温度条件下，反应4～6h后制得。\n[0030] 所述的阻燃剂为聚磷酸铵，三聚氰胺和双季戊四醇其中一种。\n[0031] 发明的有益效果是：本发明提供的方法简便易行，条件易于控制，便于产业化，特别是通过对木质粉料的表面粘结力预处理，增加了其与其他组分的结合强度，使材料整体机械强度增加30％以上，同时有利于材料的回收、再利用；所制备出的复合材料，因为增加了木质粉料的表面结合强度，使材料整体上机械强度提高，耐腐蚀度强，完全符合家具关键结构件制造的机械强度需要，同时，本发明的复合材料，能够回收再利用，再次加工时，高温下表面改性的木质粉容易从其他组分中完整的分离出来，便于重新制造，有利于节约资源和保护环境。\n具体实施方式\n[0032] 实施例1：本实施例提供的高强度木塑复合材料的制备方法，其包括以下步骤：\n[0033] (1)按如下重量份数准备各组分：\n[0034]\n[0035]\n[0036] 其中所述的阻燃剂为聚磷酸铵，三聚氰胺和双季戊四醇其中一种；\n[0037] (2)对木质粉料进行干燥，并用所预备的钛酸酯偶联剂，对干燥后的木质粉料进行表面改性，以增强其表面粘结性能；\n[0038] 具体是将木质粉料在电热鼓风干燥箱中，在120℃温度条件下干燥4个小时，并进行脱脂和烘干，使其含水率小于0.2％，用丙酮将钛酸酯偶联剂稀释至20％(V/V)，然后将稀释后的钛酸酯偶联剂喷洒处理木质粉料，然后加入高速混合机中进行预混合0.5h，可增强其表面粘结力40％以上；\n[0039] (3)用偶氮二异丁腈和十二烷基硫醇，将甲基丙烯酸和丙烯酸丁酯进行共聚反应，得到甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯共聚物；\n[0040] 具体地向装有温度计、回流泠凝管和搅拌器的容器中，加入甲基丙烯酸和丙烯酸丁酯，并加入无水乙醇作为溶剂，搅拌待充分溶解后，依次加入偶氮二异丁腈和十二烷基硫醇，然后将容器置于恒温水浴锅中，在70～90℃温度条件下，反应4～6h，得到甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯共聚物；\n[0041] (4)将表面改性后的木质粉料，甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯共聚物，邻苯二甲酸二辛脂，聚乙烯PE，乙二胺四乙酸钠，硫酸亚铁，阻燃剂和过硫酸钾，加入到高速混合机中，在80～90℃温度条件下，混合5～10min；\n[0042] (5)将上述均匀混合物送入平行双螺杆挤出机中熔融共混，进行造粒，并压制成型，得到可回收高强度木塑复合材料，其中，挤出机机筒温度为160-185℃，模头温度为165-\n205℃，制得高强度木塑复合材料。\n[0043] 一种实施上述方法制备的高强度木塑复合材料，其由按以下重量份数的组分制成：改性木质粉料：20～60份；邻苯二甲酸二辛脂：5～15份；钛酸酯偶联剂：1～4份；甲基丙烯酸：1～2份；丙烯酸丁酯：1～2份；偶氮二异丁腈：0.5～1份；无水乙醇：20～30份；十二烷基硫醇：0.1～0.5份；聚乙烯PE：30～50份；乙二胺四乙酸钠：1～5份；硫酸亚铁：10～20份；\n过硫酸钾：1～5份；丙酮：20～30份；阻燃剂：10～20份制得；其中，通过对木质粉料进行干燥，并用所预备的钛酸酯偶联剂，对干燥后的木质粉料进行表面改性；用偶氮二异丁腈和十二烷基硫醇，将甲基丙烯酸和丙烯酸丁酯进行共聚反应，得到甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯共聚物；将改性后的木质粉料，甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯共聚物，邻苯二甲酸二辛脂，聚乙烯PE，乙二胺四乙酸钠，硫酸亚铁，阻燃剂和过硫酸钾，加入到高速混合机中，在80～90℃温度条件下，混合5～10min；将上述均匀混合物送入平行双螺杆挤出机中熔融共混，进行造粒，并压制成型，得到可回收高强度木塑复合材料。\n[0044] 所述挤出机机筒温度为160-185℃，模头温度为165-205℃。\n[0045] 所述甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯共聚物，具体由向装有温度计、回流泠凝管和搅拌器的容器中，加入甲基丙烯酸和丙烯酸丁酯，并加入无水乙醇作为溶剂，搅拌待充分溶解后，依次加入偶氮二异丁腈和十二烷基硫醇，然后将容器置于恒温水浴锅中，在70～90℃温度条件下，反应4～6h后制得。\n[0046] 所述的阻燃剂为聚磷酸铵，三聚氰胺和双季戊四醇其中一种。\n[0047] 实施例2：本实施例提供的高强度木塑复合材料的制备方法及制品，其步骤及组分与实施例1基本相同，其不同之处在于：其包括以下步骤：\n[0048] (1)按如下重量份数准备各组分：\n[0049]\n[0050]\n[0051] (2)对木质粉料进行干燥，并用所预备的钛酸酯偶联剂，对干燥后的木质粉料进行表面改性；\n[0052] (3)用偶氮二异丁腈和十二烷基硫醇，将甲基丙烯酸和丙烯酸丁酯进行共聚反应，得到甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯共聚物；\n[0053] (4)将改性后的木质粉料，甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯共聚物，邻苯二甲酸二辛脂，聚乙烯PE，乙二胺四乙酸钠，硫酸亚铁，聚磷酸铵和过硫酸钾，加入到高速混合机中，在80℃温度条件下，混合5min；\n[0054] (5)将上述均匀混合物送入平行双螺杆挤出机中熔融共混，进行造粒，并压制成型，得到可回收高强度木塑复合材料，其中，挤出机机筒温度为160℃，模头温度为165℃。\n[0055] 所述步骤(2)具体包括：将木质粉料在电热鼓风干燥箱中，在120℃温度条件下干燥4个小时，并进行脱脂和烘干，使其含水率小于0.2％，用丙酮将钛酸酯偶联剂稀释至20％(V/V)，然后将稀释后的钛酸酯偶联剂喷洒处理木质粉料，然后加入高速混合机中进行预混合0.5h。\n[0056] 步骤(3)具体包括：向装有温度计、回流泠凝管和搅拌器的容器中，加入甲基丙烯酸和丙烯酸丁酯，并加入无水乙醇作为溶剂，搅拌待充分溶解后，依次加入偶氮二异丁腈和十二烷基硫醇，然后将容器置于恒温水浴锅中，在70℃温度条件下，反应4h，得到甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯共聚物。\n[0057] 一种实施所述方法制备的高强度木塑复合材料，其由按以下重量份数的组分：木质粉料：20份；邻苯二甲酸二辛脂：5份；钛酸酯偶联剂：1份；甲基丙烯酸：1份；丙烯酸丁酯：1份；偶氮二异丁腈：0.5份；无水乙醇：20份；十二烷基硫醇：0.1份；聚乙烯PE：30份；乙二胺四乙酸钠：1份；硫酸亚铁：10份；过硫酸钾：1份；丙酮：20份；聚磷酸铵：10份制得；其中，通过对木质粉料进行干燥，并用所预备的钛酸酯偶联剂，对干燥后的木质粉料进行改性；用偶氮二异丁腈和十二烷基硫醇，将甲基丙烯酸和丙烯酸丁酯进行共聚反应，得到甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯共聚物；将改性后的木质粉料，甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯共聚物，邻苯二甲酸二辛脂，聚乙烯PE，乙二胺四乙酸钠，硫酸亚铁，聚磷酸铵和过硫酸钾，加入到高速混合机中，在80℃温度条件下，混合5min；将上述均匀混合物送入平行双螺杆挤出机中熔融共混，进行造粒，并压制成型，得到可回收高强度木塑复合材料。所述挤出机机筒温度为160℃，模头温度为\n165℃。\n[0058] 实施例3：本实施例提供的高强度木塑复合材料的制备方法及制品，其步骤及组分与实施例1、2基本相同，其不同之处在于：\n[0059] 一种高强度木塑复合材料的制备方法，其包括以下步骤：\n[0060] (1)按如下重量份数准备各组分：\n[0061]\n[0062]\n[0063] (2)对木质粉料进行干燥，并用所预备的钛酸酯偶联剂，对干燥后的木质粉料进行改性；\n[0064] (3)用偶氮二异丁腈和十二烷基硫醇，将甲基丙烯酸和丙烯酸丁酯进行共聚反应，得到甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯共聚物；\n[0065] (4)将改性后的木质粉料，甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯共聚物，邻苯二甲酸二辛脂，聚乙烯PE，乙二胺四乙酸钠，硫酸亚铁，三聚氰胺和过硫酸钾，加入到高速混合机中，在85℃温度条件下，混合8min；\n[0066] (5)将上述均匀混合物送入平行双螺杆挤出机中熔融共混，进行造粒，并压制成型，得到可回收高强度木塑复合材料，其中，挤出机机筒温度为170℃，模头温度为190℃。\n[0067] 所述步骤(2)具体包括：将木质粉料在电热鼓风干燥箱中，在120℃温度条件下干燥4个小时，并进行脱脂和烘干，使其含水率小于0.2％，用丙酮将钛酸酯偶联剂稀释至20％(V/V)，然后将稀释后的钛酸酯偶联剂喷洒处理木质粉料，然后加入高速混合机中进行预混合0.5h。\n[0068] 步骤(3)具体包括：向装有温度计、回流泠凝管和搅拌器的容器中，加入甲基丙烯酸和丙烯酸丁酯，并加入无水乙醇作为溶剂，搅拌待充分溶解后，依次加入偶氮二异丁腈和十二烷基硫醇，然后将容器置于恒温水浴锅中，在80℃温度条件下，反应5h，得到甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯共聚物。\n[0069] 一种实施所述方法制备的高强度木塑复合材料，其由按以下重量份数的组分：木质粉料：45份；邻苯二甲酸二辛脂：10份；钛酸酯偶联剂：2份；甲基丙烯酸：1.2份；丙烯酸丁酯：1.3份；偶氮二异丁腈：0.7份；无水乙醇：24份；十二烷基硫醇：0.3份；聚乙烯PE：40份；乙二胺四乙酸钠：3份；硫酸亚铁：15份；过硫酸钾：4份；丙酮：27份；三聚氰胺：15份制得；其中，通过对木质粉料进行干燥，并用所预备的钛酸酯偶联剂，对干燥后的木质粉料进行改性；用偶氮二异丁腈和十二烷基硫醇，将甲基丙烯酸和丙烯酸丁酯进行共聚反应，得到甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯共聚物；将改性后的木质粉料，甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯共聚物，邻苯二甲酸二辛脂，聚乙烯PE，乙二胺四乙酸钠，硫酸亚铁，三聚氰胺和过硫酸钾，加入到高速混合机中，在85℃温度条件下，混合8min；将上述均匀混合物送入平行双螺杆挤出机中熔融共混，进行造粒，并压制成型，得到可回收高强度木塑复合材料。所述挤出机机筒温度为170℃，模头温度为190℃。\n[0070] 实施例4：本实施例提供的高强度木塑复合材料的制备方法及制品，其步骤及组分与实施例1、2、3基本相同，其不同之处在于：\n[0071] 一种高强度木塑复合材料的制备方法，其包括以下步骤：\n[0072] (1)按如下重量份数准备各组分：\n[0073]\n[0074]\n[0075] (2)对木质粉料进行干燥，并用所预备的钛酸酯偶联剂，对干燥后的木质粉料进行改性；\n[0076] (3)用偶氮二异丁腈和十二烷基硫醇，将甲基丙烯酸和丙烯酸丁酯进行共聚反应，得到甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯共聚物；\n[0077] (4)将改性后的木质粉料，甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯共聚物，邻苯二甲酸二辛脂，聚乙烯PE，乙二胺四乙酸钠，硫酸亚铁，双季戊四醇和过硫酸钾，加入到高速混合机中，在90℃温度条件下，混合10min；\n[0078] (5)将上述均匀混合物送入平行双螺杆挤出机中熔融共混，进行造粒，并压制成型，得到可回收高强度木塑复合材料，其中，挤出机机筒温度为185℃，模头温度为205℃。\n[0079] 所述步骤(2)具体包括：将木质粉料在电热鼓风干燥箱中，在120℃温度条件下干燥4个小时，并进行脱脂和烘干，使其含水率小于0.2％，用丙酮将钛酸酯偶联剂稀释至20％(V/V)，然后将稀释后的钛酸酯偶联剂喷洒处理木质粉料，然后加入高速混合机中进行预混合0.5h。