[发明专利]聚合物纳米球修饰的秸秆纤维增强木塑复合材料的制备方法及所得产品

说明书

本发明公开了聚合物纳米球修饰的秸秆纤维增强木塑复合材料的制备方法及所得产品，步骤是：以秸秆皮为原料，采用PVA和戊二醛对秸秆进行表面修饰，然后将修饰后的秸秆纤维、PP、润滑剂和抗氧化剂混合均匀、挤出成型，得产品。本发明首次通过戊二醛和PVA的表面修饰在秸秆纤维表面形成具有稳定化学结构的疏水聚合物纳米球，通过秸秆纤维表面交联改性技术的应用，为农作物秸秆纤维在木塑复合材料领用的应用找到了一条新的路径。通过聚合物纳米球修饰后的秸秆纤维和PP基体的界面相容性大大的提高，使秸秆纤维在木塑复合材料中的掺加量增加，提高了秸秆纤维的回收利用率。

技术领域

本发明涉及一种改性的秸秆纤维增强木塑复合材料的制备方法，具体涉及一种聚合物纳米球修饰的秸秆纤维增强PP木塑复合材料的制备方法及所得产品，属于木塑复合材料技术领域。

技术背景

木塑复合材料是一种无毒可循环利用的环境友好型材料，主要是以聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等热塑性塑料和一定比例的木质纤维为主要原材料，再经挤压、模压、注射成型等加工工艺而成。木塑复合材料因其综合性能优越，尤其是具有防蛀、耐腐、防水、抗潮等性能而被广泛关注，其作为新型环保材料在家具制造领域亦具有很大发展空间。

我国作为农业大国，每年农业生产活动会产生丰富的秸秆资源。农作物秸秆是一种宝贵的可再生资源，但是长期以来由于受消费观念和生活方式的影响，我国农村秸秆资源完全处于高消耗、高污染、低产出的状况，相当多的一部分农作物秸秆被弃置或者进行焚烧，没有得到合理开发利用。利用丰富的地域性原材料—秸秆，研究开发出环境友好和可循环利用的木塑建筑材料，最大限度地替代木材、钢材、水泥等材料，是建材行业发展的重要方向之一。目前利用秸秆制备的人造板材、装饰板、复合墙板、秸秆砖、秸秆砌块等在室内可用作民用家具、办公家具、门、天花板、隔断墙等；在室外可用作高保温轻钢秸秆房、各种建筑的高强保温外墙和屋顶等，具有轻质、高强、利废、保温、隔热、防火、隔音、绿色、节能、环保等特点。

农作物秸秆含有丰富的纤维，和很多植物纤维一样其表面存在大量的羟基，羟基之间形成分子间氢键使得秸秆纤维不易于在非极性的聚合物基体中均匀分散，在木塑复合材料的制备过程中，秸秆纤维容易彼此相互聚集，甚至形成纤维团，引起应力集中，纤维与基体之间的界面结合情况差，极易造成材料的力学性能下降。因此，改善聚合物基体和秸秆纤维之间的界面结合是发展秸秆纤维在木塑复合材料中应用的关键。

为了解决秸秆纤维与聚合物基体之间的界面结合情况，采取的最常规的操作是对秸秆纤维进行预处理。例如，专利CN104448728A、专利CN104761818A分别公开了经过不同浓度的氢氧化钠溶液处理过的秸秆纤维增强PBS和PP制备木塑复合材料的方法。碱处理能够增加纤维表面的粗糙度，提高纤维与基体之间的啮合作用，从而提高了木塑复合材料的加工性能和相关力学性能。但是，碱废液后续处理不好容易造成水污染，环保性差。因此，研发一种能改善纤维与基体之间相容性的木塑复合材料在本领域内具有重大的意义。

发明内容

针对秸秆纤维在木塑复合材料领域应用所存在的不足，本发明提供了一种聚合物纳米球修饰的秸秆纤维增强木塑复合材料的制备方法，该方法对秸秆纤维进行了改性，用聚合物纳米球对秸秆纤维进行了修饰，避免了秸秆纤维的彼此聚集，提高了秸秆纤维和聚合物基体之间的界面相容性，保证了所得木塑复合材料的力学性能和机械性能。

本发明以秸秆纤维和聚丙烯为原料，采用秸秆纤维完全代替木质纤维，大大降低了成本。聚丙烯(PP)是五大通用塑料之一，也是通用塑料中发展速度最快、产量最大、牌号最多、用途最广的合成树脂之一，被广泛应用于工业中各个领域。PP原料来源丰富、价格便宜、易于成型加工，且具有密度小、力学性能优良、电绝缘性良好、介电常数较小、耐应力开裂和耐化学药品等优点。此外，聚丙烯回收利用效率高，可加工性能好，为制造高强度、加工性能良、绿色环保的好的木塑复合材料提供了基础。