[发明专利]木塑复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种木塑复合材料及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：将植物纤维采用连续式蒸汽爆破设备进行蒸汽爆破预处理；采用造粒设备对经过预处理的植物纤维进行造粒得到植物纤维颗粒；将所述植物纤维颗粒、塑料颗粒及助剂加入偏心转子体积脉动形变塑化输运装备中进行混炼，所述植物纤维颗粒、所述塑料颗粒和所述助剂的重量比为(10～80):(20～90):(0～10)。该制备方法能够改善植物纤维与塑料之间的相容性，且有效保留了植物纤维较大的长径比，有利于提高复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度等力学性能。

技术领域

本发明涉及木塑复合材料生产技术领域，特别是涉及一种木塑复合材料及其制备方法。

背景技术

木塑复合材料是将木粉、秸秆粉等植物纤维及聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等塑料混合，添加适当的助剂，经挤出、注塑、模压生产的成型制品，能够在一定程度上代替木材和塑料的新型绿色复合材料。木塑复合材料具有成本较低、无甲醛释放、塑化加工性能好、制品形式种类多样、强度高、模量大、耐腐蚀磨损等优点。近年来，木塑制品在物流运输和室外景观建造方面使用颇广，如物流托盘、公园湖边地板和栏杆、长廊亭榭、长凳桌椅等。随着表面装饰技术的发展，木塑制品也被应用到室内装修中，如木塑地板、木塑门板、木塑柜体和木塑踢脚线等。

禾本科植物秸秆和木材相比，除同样具有三大组分(纤维素、半纤维素、木质素)在空间中复杂纠缠的结构特点外，还具有纤维形态差、杂细胞多、表皮蜡质层和二氧化硅类物质含量大的特点。这些特点导致秸秆资源在人造板胶合、制浆造纸、生物质炼制、沼气发酵、木塑复合材料等领域的应用存在诸多问题。例如，生产秸秆类木塑复合材料时，秸秆原料松密度小，与塑料混炼时易出现分层；秸秆纤维形态差，加工处理后纤维长径比较小；秸秆表皮蜡质层和大量二氧化硅类物质会降低其与塑料的相容性，这些因素对复合材料产品的成分均匀性、性能稳定性和力学强度有不利影响。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够提高复合材料产品的成分均匀性、性能稳定性和力学强度的木塑复合材料及其制备方法。

一种木塑复合材料的制备方法，包括以下步骤：

预处理：将植物纤维采用连续式蒸汽爆破设备进行蒸汽爆破预处理；

造粒：对经过预处理的植物纤维进行造粒得到植物纤维颗粒；

混炼：将所述植物纤维颗粒、塑料颗粒及助剂加入偏心转子体积脉动形变塑化输运装备中进行混炼，所述植物纤维颗粒、所述塑料颗粒和所述助剂的重量比为(10～80):(20～90):(0～10)。

在其中一个实施例中，所述连续式蒸汽爆破设备包括机筒、口模、环模、螺杆和驱动机构；所述机筒设有输送压缩内腔以及与所述输送压缩内腔连通的机筒进料口和机筒出料口，所述口模设有挤出通道以及和与所述挤出通道连通的口模进料口和口模出料口，所述口模设置在所述机筒的出料端且所述口模进料口与所述机筒出料口连通，所述环模具有环模模孔，所述环模设置在所述口模的出料端且所述环模模孔与所述口模出料口连通，所述螺杆具有螺棱，所述螺杆贯穿于所述输送压缩内腔、所述挤出通道和所述环模模孔中，所述环模环绕所述环模模孔的孔壁设有朝向于所述螺杆的齿状结构，所述驱动机构与所述螺杆连接以驱动所述螺杆转动。

在其中一个实施例中，所述齿状结构为多头螺旋齿，所述齿状结构的延伸方向与所述环模模孔的轴向的夹角为20°～35°。

在其中一个实施例中，在所述预处理步骤中，所述植物纤维的含水率为30％～60％。

在其中一个实施例中，所述植物纤维颗粒为直径为3mm～5mm，长度为3mm～5mm的圆柱状颗粒。

在其中一个实施例中，所述植物纤维颗粒的密度与所述塑料颗粒的密度的比值为0.8～1.5。

在其中一个实施例中，在所述造粒的步骤中，采用平模颗粒机、环模颗粒机、冲压式颗粒机或螺杆挤压式颗粒机对植物纤维进行造粒。