[发明专利]一种微纳纤维素改性的木塑复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种微纳纤维素改性的木塑复合材料的制备方法，属于高分子材料领域。本发明以生物质材料或纤维素为原料，通过膨润～磷酸溶解～球磨法高效制备微纳纤维素。将其添加到木塑复合材料中改善其综合应用性能。本发明制备木塑复合材料的具体步骤为：一、制备微纳纤维素与植物纤维的预混物1；二、将预混物1与木塑复合材料配方中其他组分混合，得到预混物2；三、预混物2的造粒与成型，得到微纳纤维素改性的木塑复合材料。本发明采用简单而巧妙的方法解决了微纳纤维素在木塑复合材料中的分散问题，达到了改善木塑复合材料综合性能的目的。本发明方法环保，不需要采用任何化学试剂，不需要特别的设备，是一种适用于工业化大批量生产的方法。

技术领域

本发明涉及一种微纳纤维素改性的木塑复合材料的制备方法，属于高分子材料领域。

背景技术

木塑复合材料(WPC)是一种新型绿色环保材料，主要由植物纤维(如木粉、废木屑、树皮、竹粉、糠壳、稻壳、花生壳、亚麻和农作物秸杆等)和热塑性塑料(如聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯等)以及各种助剂(如润滑剂、偶联剂、抗氧化剂等)按一定比例混合均匀后，再通过热塑性塑料的各种常规成型方法制备成不同形状和尺寸的制品。WPC具有优良的耐水、耐腐蚀、可循环使用等优点，可替代木材在家装、建材、运输、园林、汽车等领域应用。但木塑复合材料也存在诸如抗蠕变性能差、强度低，特别是抗冲击韧性较差等缺点，因此，WPC主要应用于非主承力结构。

微纳纤维素是将天然生物质材料经过各种途径得到的具有微纳尺寸的纤维素。它保留了纤维素的天然可降解、可再生、价格低廉等优势，同时，微纳纤维素还具有比模量高，比强度高(纯微纳纤维素的杨氏模量在150GPa左右，大约为钢的3倍，拉伸强度可达10GPa)等特性，加上其特有的纳米效应，可以显著改善聚合物材料的综合力学性能，是一种优异的增强材料。因此，将微纳纤维素用于木塑复合材料性能改善的效果是可预期的。

李晶晶(离子聚合物、纳米纤维素增强木塑复合材料的研究[D].南京林业大学，2013.)以杨木粉和脱脂棉为原料制备纳米纤维素悬浮液，采用物理预处理法和聚氧化乙烯分散剂法将纳米纤维素添加到木粉/HDPE木塑复合材料中，制备的木塑复合材料弯曲性能和冲击性能得到提高。专利CN 103333390 B(利用纳米纤维增强塑料或木塑复合材的方法)以石蜡为中间体制备了石蜡/纳米纤维乳液，干燥后将石蜡/纳米纤维干混物粉碎，添加到塑料制品或木塑复合材料中，制备的木塑复合材料强度得到提高。这些方法的缺点是纳米尺寸添加物加入到木塑复合材料中的过程复杂，费时费力，只适用于实验室里少量应用，不能大规模用于工业上改善木塑复合材料性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种微纳纤维素改性的木塑复合材料的制备方法。该方法采用一种方便有效的方式将微纳纤维素添加到木塑复合材料体系中，达到改善木塑复合材料综合性能的目的。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种微纳纤维素改性的木塑复合材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤一：微纳纤维素的制备

(1)原料的膨润预处理：将原料于(0±5)℃在化学物质1水溶液中膨润至少1h，然后水洗除去化学物质1，得到湿态膨润后产物1；

(2)磷酸溶解：将产物1加入到磷酸水溶液中，根据原料种类不同，控制产物1(干重计)与磷酸水溶液的固液比以1:10(g/ml)为下限，在室温～60℃下(推荐温度为50℃)，搅拌至产物1全部溶解，沉析至大量水中终止反应，然后水洗至中性，抽滤，得到胶状产物2；

(3)球磨：将产物2在球磨机中球磨3～5h，得到微纳纤维素水悬浮液。