[发明专利]包覆有改性纳米粒子木粉的木塑材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种木粉的木塑材料的制备方法，尤其是一种包覆有改性纳米粒子木粉的木塑材料的制备方法。

背景技术

当前社会由于资源匮乏、环境污染严重，木制品的使用和浪费受到了各国严格的限制。同时，废旧木屑、秸秆和稻壳粉等纤维类材料的循环使用处理亦得到了高度的重视和一定的发展，如中国发明专利申请CN 104194151 A于2014年12月10日公开的一种可降解抗污木塑材料的制备方法及制品。该专利申请中记载的制备方法包括如下步骤：(1)预备以下重量比的组分：PP/PE粉100，150～200目木粉30～40，改性淀粉20～30，玻璃纤维10～15，900～1100目填料5～8，纳米SiO₂粉10～15，增韧相容偶联剂6～10，PA-02润滑分散相容偶联剂4～5，抗污剂6～8；(2)将PP/PE粉、150～200目木粉、改性淀粉、玻璃纤维、900～1100目填料、纳米SiO₂粉高混到100～120℃，充分混合后，加PA-02润滑分散相容偶联剂、增韧相容偶联剂、抗污剂混到120～140℃，充分混合后，冷却到30～50℃后进行制粒，形成可降解抗污木塑材料。这种制备方法虽也获得了木塑材料，然却存在着不足之处，首先，获得的产物的力学性能不佳；其次，制备的过程较繁琐，不仅原料众多，还需在不同的温度下多次混合，以及需冷却后制粒，致使制备成本难以降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种目的产物的力学性能好，制作成本低的包覆有改性纳米粒子木粉的木塑材料的制备方法。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：包覆有改性纳米粒子木粉的木塑材料的制备方法包括水热法，特别是主要步骤如下：

步骤1，先按照木粉：正硅酸四乙酯的重量比为2.8～3.2：8～12的比例，将80～100目的木粉加入温度为40～50℃、pH值为2.5～3.5、浓度为0.2～0.3vol％的正硅酸四乙酯水溶液中搅拌至少2h，得到混合液，再按照硅烷偶联剂：正硅酸四乙酯的重量比为3～5：40的比例，于2h后向搅拌下的混合液中滴加硅烷偶联剂，滴加完毕后反应至少0.5h，得到改性木粉溶液；

步骤2，先对改性木粉溶液进行抽滤、洗涤和干燥的处理，得到改性木粉，再按照改性木粉：聚丙烯颗粒的重量比为35～45：55～65的比例，将两者混合后置于螺杆挤出机上，于170～180℃下挤出成型5～10min，制得包覆有改性纳米粒子木粉的木塑材料。

作为包覆有改性纳米粒子木粉的木塑材料的制备方法的进一步改进：

优选地，在将木粉加入正硅酸四乙酯水溶液中之前，先将其置于100～110℃下干燥2h。

优选地，木粉为木材粉、秸秆粉、种壳粉中的一种或两种以上的混合物。

优选地，硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH550。

优选地，洗涤处理为使用乙醇洗涤。

优选地，将制得的包覆有改性纳米粒子木粉的木塑材料置于170～180℃的模具中，于压力分别为3MPa、5MPa、7MPa和10MPa下连续各压制3min，获得包覆有改性纳米粒子木粉的木塑板材。

相对于现有技术的有益效果是：

其一，对木粉、包覆SiO₂纳米粒子的木粉和包覆改性SiO₂纳米粒子的木粉分别使用扫描电镜和红外光谱仪进行表征，由其结果可知，木粉的表面包覆着均匀分散的SiO₂纳米粒子，且木粉与SiO₂纳米粒子间发生了化学缔合，即产生了偶联相容的效果。这种由包覆改性SiO₂纳米粒子的木粉与聚丙烯塑料熔合后得到的目的产物，既界面均一，又没有明显的断层，更有着木质外观、尺寸稳定、结构强化的优点。

其二，经对未处理木塑材料(使用木粉与聚丙烯制得的木塑材料)、使用水热法制得的包覆SiO₂纳米粒子的木粉的木塑材料(未改性产物)和目的产物的力学性能进行的测试(其中的木粉：聚丙烯的重量比为40：60)结果如下表所示，