[发明专利]一种木粉改性剂及其改性的木粉、制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种木粉改性剂及其改性的木粉、制备方法，属于木材加工领域。

背景技术

木塑复合材料（Wood-plastic composite，WPC）由木材和塑料复合而成，由于综合了木材和塑料的双重优势，所以具有优良的综合性能。然而木材表面存在大量的极性官能团，在木塑复合材料的复合过程中，亲水性的木质材料与憎水性的塑性材料之间，存在着较高的界面能差，两种材料很难达到充分的表面相互融合。此外，木材表面之间的氢键作用也使木材纤维在热塑性塑料中不能均匀分散，从而影响了木塑复合材料的性能。因此，改善木塑复合材料界面的相容性，是提高木塑复合材料性能的有效途径之一。

传统改善木塑复合材料界面相容性的方法主要有三种：（1）对木质原材料进行预处理，降低木质原料的极性或者除去对界面结合不利的抽提物；（2）对塑料原料进行预处理，提高塑料的极性。（3）添加第三组分，即偶联剂。因其简单有效，是目前采用最多的一种改性方法。

蒙脱土是一种2:1型的层状硅酸盐类化合物，具有极高的比表面积和层间的可反应性，在我国分布广泛。将纳米蒙脱土用于木塑复合材料中也是近年来的研究热点，使用蒙脱土添加到木塑复合材料中可以大幅度提高木塑复合材料的物理力学性能，但是通常纳米蒙脱土对木塑复合材料的改性主要针对的仍然是其中的高分子，而不是木粉。通常只是通过纳米蒙脱土与木粉和塑料的简单混炼加工制备复合材料，或是通过纳米蒙脱土对塑料改性后再和木粉进行复合制得。在此过程中，木粉仍然只是起到一个填料的作用。另外，如Hemmasi等（Journal of Reinforced Plastics and Composites29,964-971）研究表明，将蒙脱土添加到木塑复合材料中时，当蒙脱土含量过高（高于6%）后，会大量粘附在木粉表面与塑料复合时会形成弱界面层，影响界面相容性，反而降低复合材料的性能。另外，在将蒙脱土添加到木塑复合材料时，一般还需要在与偶联剂等进行复合使用的情况下，复合材料的性能才会明显增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种木粉改性剂。

本发明另一目的是提供木粉改性剂改性木粉的方法。

本发明再一目的是提供一种改性的木粉。

为了实现本发明目的，本发明提供一种木粉改性剂，所述木粉改性剂是由钠基蒙脱土、二癸基二甲基氯化铵、聚乙二醇和去离子水混合后，经球磨分散处理制备而成；所述钠基蒙脱土与二癸基二甲基氯化铵阳离子交换量为1：0.5-1；优选为1：0.7。

所述钠基蒙脱土与分散剂聚乙二醇的重量比为1：0.1-0.4，优选为1：0.2。

所述木粉改性剂的制备包括以下步骤：

1）将钠基蒙脱土、二癸基二甲基氯化铵、聚乙二醇和去离子水混合均匀；

2）采用球磨机将1）中混合液进行低速球磨分散处理；

3）将2）处理后的混合液进行高速球磨分散处理，得到木粉改性剂。

所述1）中钠基蒙脱土与二癸基二甲基氯化铵阳离子交换量为1：0.5-1；优选1：0.7。

所述1）中钠基蒙脱土与分散剂聚乙二醇的重量比为1：0.1-0.4；优选为1：0.2。

所述2）中低速球磨分散处理的转速为80-150r/min，优选100r/min，时间为5-15min，优选10min；所述球磨机内的大球的直径为9-11mm；小球直径为4-6mm；大球与小球的个数之比为1：6-20，优选为1:15；

所述3）中高速球磨分散处理的转速为200-300r/min，时间为1-3h。

本发明还提供上述木粉改性剂改性木粉的方法，包括如下步骤：

步骤1、用去离子水稀释木粉改性剂，使木粉改性剂中的有机蒙脱土的质量百分比浓度为0.1-1%；

步骤2、先对木粉进行真空处理，接着导入步骤1中稀释后的木粉改性剂，使木粉改性剂完全浸泡木粉；再对木粉进行加压处理，干燥至恒重，得到改性后的木粉。

所述步骤2包括如下步骤：

1）开启真空泵进行抽真空处理，当相对真空度达到-0.05--0.1MPa时，在此相对真空度状态下保持20-60min后关闭真空泵，同时导入改性剂；所述相对真空度优选为-0.07--0.096MPa。

2）开启加压阀进行加压处理，当相对压力达到0.5-1.5MPa，对木粉进行加压处理，在此相对压力状态下保持60min后关闭加压阀，解除压力。

所述上述方法改性的木粉。

本发明有益效果如下：