[发明专利]一种植物纤维基发泡热塑母料的制备方法

说明书

本发明公开一种植物纤维基发泡热塑母料的制备方法，其具体步骤为：A）将植物纤维后粉碎，加入碱液润胀剂浸泡、经过超声反应后烘干；B）加入改性塑化剂，加热反应30‑90min，冷却后抽滤，清洗滤渣并干燥；C）将塑化植物纤维粉末、塑料基体和助剂混炼后投入挤出机，挤出造粒，即获得所述植物纤维基发泡热塑母料；本发明优化了天然植物纤维的玻璃化转变温度，天然植物纤维经过复合改性塑化剂改性后，热熔流动性能提高，有效降低木塑塑化扭矩力，能耗大幅下降，成本降低，同时经过发泡后的热塑母料制品力学性能可以提高25%以上，抗冲击性和延展性能都得到了极大提高，降低了材料密度，具有极高的推广应用价值。

技术领域

本发明属于木塑母料的制备技术领域，尤其涉及一种天然植物纤维基发泡热塑母料的制备方法。

背景技术

木塑复合材料(WPC)是采用木质纤维或植物纤维填充、增强，经热压复合、熔融挤出等不同加工方式制成的改性热塑性材料。近年随全球资源日趋枯竭，社会环保意识日见高涨，对木材和石化产品应用提出了更高要求。WPC具有良好的加工性能、强度、耐水、耐腐、使用寿命长、加工途径广。WPC既能发挥材料中各组分的优点，克服因木材强度低、变异性大及有机材料弹性模量低等造成的使用局限性，又能充分利用废弃的木材和塑料，减少环境污染。然而由于塑料与植物纤维之间的极差的相容性，使得材料的应用价值较低。

在研究过程中申请人发现，发明专利CN105199256A，CN103642120A，CN1923903A等均发明公开制备木塑复合材料，均是通过添加大量的塑化偶联剂等助剂来改善木质纤维与热塑塑料之间的相容性。在工业生产中，WPC的木质填充量较高，通常高达50～70％，这种高填充量的复合材料熔体黏度较高，弹性效应较强，在挤出加工过程中熔体流动不稳定，成型困难；挤出速率过高，挤出物表面则易出现熔体破裂等现象，一定程度上制约了整个木塑行业的发展。

因此如何降低植物纤维表面的极性，改善与非极性聚合物的相容性，甚至直接将纤维塑化改性为“类似塑料一样可以流动的塑性材料”，进而在一些领域取代塑料的使用，不仅解决环境污染问题，且资源得到充分利用，同时也开辟了材料科学的新研究领域，具有较大现实和研究意义。

申请人前期成功制备出了功能化木粉/低密度聚乙烯热塑母料(功能化木粉/低密度聚乙烯热塑母料的制备及界面融合性，复合材料学报，2015)，通过该文献公开方法制备的热塑母料的熔体加工性能及力学性能均有大幅改善。然而，申请人在后续研究过程中发现，采用单一塑化改性剂制备塑化木粉过程中，碱耗到一定程度，易导致苄基化反应受阻，苄基醚键水解反应加剧，影响苄基化接枝效率；且采用塑化母料制备的产品存在耐冲击性低、密度大等问题，这可能是由于改性木粉的密度大于热塑塑料的密度，改性木粉与热塑塑料基体结合较好，填充在热塑复合材料基体间的空隙中，使复合材料的密度较大。因此当材料内部产生微小裂纹时，一旦受力作用在微观缺陷边缘部位，将导致局部高应力，材料易断裂，且形变量较小，脆性较大，延展性差。

此外，物料从加入料筒机头口模挤出制品经历一个极为复杂的温度变化过程，挤出成型过称中物料的热量来源于料筒的外部加热和螺杆旋转所产生的剪切热。温度控制包括料筒和机头的温度控制，料筒温度对复合材料的混炼塑化效果具有决定性影响，而机头温度则对挤出成型有重要影响。通常木塑复合材料的挤出工艺料筒温度区间为：Ⅰ段150-170℃、Ⅱ段160-190℃、Ⅲ段170-190、Ⅳ段为180-190℃，机头温度在180-190℃(木塑复合材料与制品[M].化学工业出版社，2007)，传统木塑复合材料料筒温度过高，易造成木质纤维材料的降解，力学强度下降，颜色变深，影响产品质量。因而合理的加工工艺和控制对木塑复合材料制品性能具有极为重要的影响。

因此，如何进一步优化工艺，赋予产品更优功能，成为目前亟待解决的技术难题。

发明内容