一種耐磨型麥稈纖維木塑複合材料及其製備方法與流程

2023-09-20 07:36:50 2

本發明是一種耐磨型麥稈纖維木塑複合材料，它涉及木塑複合材料領域和尤其涉及一種高耐磨改性木塑材料及其製備方法。

背景技術：

當前木塑材料大多是採用原木木粉或木纖維與塑料複合的,也是在加速木材的消耗。而我國作為農業大國，農作物秸稈作為農業生產的副產物，每年產量都相當大、且分布廣，據統計目前我國農作物秸稈產生量每年約8-10億噸，其中產量最大的當屬麥稈。在麥稈利用方面都用於手工藝品和簡單裝飾用材，雖然近幾年對於麥稈人造板的研究越來越多，市場上也出現少量的麥稈人造板產品，但由於麥稈上存在大量的蠟質層和木質部，各種膠黏劑無法起到較好連接作用，使得板材性能不穩定。

木塑複合材料使用中的表面耐磨性能是其重要的性能指標。所謂材料耐磨性是指其在一定的摩擦條件下抵抗磨損的能力，磨損是材料表面受摩擦、擠壓、衝擊、剝蝕以及這幾種因素綜合作用時所產生的一種表面變化過程,其特點是磨損部分只是表面、形狀和體積等物理性質發生變化，而沒有化學性質的變化。隨著科技的不斷發展和人們需求的不斷提高,對木塑複合材料的要求也更加多元化。在建材、家具、包裝等潛在應用領域，木塑複合材料的耐磨性和表面硬度也是重要的性能指標。

為了解決上述問題，在利用麥稈時需進行預處理，除去表面蠟質層，然後將麥稈用於木塑複合材料的生產。

技術實現要素：

本發明的目的是一種耐磨型麥稈纖維木塑複合材料及其加工方法，該木塑複合材料是以改性麥稈，聚氯乙烯樹脂，偶聯劑，潤滑劑為主要原料，通過木塑擠出成型工藝來生產耐磨型麥稈纖維木塑複合材料。

本發明解決技術問題採用如下方案：

一種耐磨型麥稈纖維木塑複合材料，包括以下重量份的原料：

改性麥稈纖維50-80份，聚氯乙烯(PVC)40-100份，偶聯劑2-5份，相容劑2-10份，碳酸鈣(粒徑在200-300目)4-6，潤滑劑4-6份，抗氧化劑2-4份。

進一步，所述改性麥稈纖維是將麥稈用15％氫氧化鈉浸泡1.5h，預處理溫度為110℃，放入60℃下脫水烘乾，再放入磨粉機中磨成纖維，經過篩分處理後得到20-60目顆粒，然後在烘箱110℃溫度條件下，進行24小時乾燥處理，使木粉的平均含水率保持在1％以下。將50-80份麥稈纖維、硬醋酸鈣3-5份和納米氧化鋁3-5份加入球磨機,在轉速為110r/min下攪拌15min，得到改性纖維。

進一步，所述偶聯劑為矽烷偶聯劑KH550與異丙醇溶液按照1:2配置而成。

進一步，所述相容劑為馬來酸醉接枝相容劑(PP-g-MAH)。

進一步，所述潤滑劑為石蠟油。

進一步，所述抗氧化劑為抗氧化劑1010和抗氧化劑168以1:3重量比混合而得。

一種耐磨型麥稈纖維木塑複合材料製備方法，其特徵在於，按如下步驟進行：

1)、將麥稈用15％氫氧化鈉浸泡1.5h，預處理溫度為110℃，放入60℃下脫水烘乾，再放入磨粉機中磨成纖維，經過篩分處理後得到20-60目顆粒，然後在烘箱110℃溫度條件下，進行24小時乾燥處理，使木粉的平均含水率保持在1％以下。將50-80份麥稈纖維、硬醋酸鈣3-10份和納米氧化鋁3-5份加入球磨機,在轉速為110r/min下攪拌15min，篩選100-120目顆粒，得到改性纖維。

2)、將上述改性麥稈纖維均勻噴霧矽烷偶聯劑的乙醇溶液，然後在60℃下烘乾備用。

3)根據上述配方稱取改性纖維和剩餘各組分原料，將其全部加入高速混合機中，在轉速為400r/min下攪拌5-10min，得到混合物料。

原料配方為：改性麥稈纖維50-80份，聚氯乙烯(PVC)40-50份，偶聯劑2-5份，相容劑2-10份，碳酸鈣(粒徑在200-300目)4-6，潤滑劑4-6份，抗氧化劑2-4份。

4)將混合物料加入熱壓定型機,在溫度為200℃、壓力為13Mpa下熱壓定型10min,即可得到成型木塑複合材料。

本發明的麥稈纖維耐磨型木塑複合材料具有良好的界面粘結、耐磨性和表面硬度,綜合力學性能優異，可應用於建築材料和家具材料領域。本發明選用了價廉、環保、安全的天然纖維作為原料，既降低了生產成本，又有利於綠色環保,符合國家可持續性發展的戰略目標。同時，採用熱壓成型製備木塑複合材料，製備工藝簡單，對設備要求低，生產成本低，產品性能高，具有廣闊的市場前景。

以下通過具體實施方式對本發明技術方案做進一步說明。

具體實施方式

實施例1：一種耐磨型麥稈纖維木塑複合材料

一種耐磨型麥稈纖維木塑複合材料，包括以下重量份的原料：

改性麥稈纖維50-80份，聚氯乙烯(PVC)40-100份，偶聯劑2-5份，相容劑2-10份，碳酸鈣(粒徑在200-300目)4-6，潤滑劑4-6份，抗氧化劑2-4份。

進一步，所述改性麥稈纖維是將麥稈用15％氫氧化鈉浸泡1.5h，預處理溫度為110℃，放入60℃下脫水烘乾，再放入磨粉機中磨成纖維，經過篩分處理後得到20-60目顆粒，然後在烘箱110℃溫度條件下，進行24小時乾燥處理，使木粉的平均含水率保持在1％以下。將50-80份麥稈纖維、硬醋酸鈣3-5份和納米氧化鋁3-5份加入球磨機,在轉速為110r/min下攪拌15min，得到改性纖維。

進一步，所述偶聯劑為矽烷偶聯劑KH550與異丙醇溶液按照1:2配置而成。

進一步，所述相容劑為馬來酸醉接枝相容劑(PP-g-MAH)。

進一步，所述潤滑劑為石蠟油。

實施例2 一種實施例1木塑複合材料的製備方法

1)、將麥稈用15％氫氧化鈉浸泡1.5h，預處理溫度為110℃，放入60℃下脫水烘乾，再放入磨粉機中磨成纖維，經過篩分處理後得到40目顆粒，然後在烘箱110℃溫度條件下，進行24小時乾燥處理，使木粉的平均含水率保持在1％以下。將50份麥稈纖維、硬醋酸鈣6份和納米氧化鋁3份加入球磨機,在轉速為110r/min下攪拌15min，篩選100目顆粒，得到改性纖維。

2)、將上述改性麥稈纖維均勻噴霧矽烷偶聯劑的乙醇溶液，然後在60℃下烘乾備用。

3)根據上述配方稱取改性纖維和剩餘各組分原料，將其全部加入高速混合機中，在轉速為400r/min下攪拌5min，得到混合物料。

原料配方為：改性麥稈纖維50份，聚氯乙烯(PVC)40份，偶聯劑5份，相容劑4份，碳酸鈣(粒徑在200-300目)4，潤滑劑4份，抗氧化劑2份。

4)將混合物料加入熱壓定型機,在溫度為200℃、壓力為13Mpa下熱壓定型10min,即可得到成型木塑複合材料。

本發明製備得到木塑複合材料的物理性能如下：

拉伸強度：15Mpa，彎曲模量：2300Mpa，衝擊強度：12KJ/m2，磨損率：2.2×105mm3/m。

實施例3：

1)、將麥稈用15％氫氧化鈉浸泡1.5h，預處理溫度為110℃，放入60℃下脫水烘乾，再放入磨粉機中磨成纖維，經過篩分處理後得到60目顆粒，然後在烘箱110℃溫度條件下，進行24小時乾燥處理，使木粉的平均含水率保持在1％以下。將80份麥稈纖維、硬醋酸鈣10份和納米氧化鋁6份加入球磨機,在轉速為110r/min下攪拌15min，篩選110目顆粒，得到改性纖維。

2)、將上述改性麥稈纖維均勻噴霧矽烷偶聯劑的乙醇溶液，然後在60℃下烘乾備用。

3)根據上述配方稱取改性纖維和剩餘各組分原料，將其全部加入高速混合機中，在轉速為400r/min下攪拌10min，得到混合物料。

原料配方為：改性麥稈纖維70份，聚氯乙烯(PVC)50份，偶聯劑2份，相容劑10份，碳酸鈣(粒徑在200-300目)6，潤滑劑6份，抗氧化劑4份。

4)將混合物料加入熱壓定型機,在溫度為200℃、壓力為13Mpa下熱壓定型10min,即可得到成型木塑複合材料。

本發明製備得到木塑複合材料的物理性能如下：

拉伸強度：18.2Mpa，彎曲模量：2523Mpa，衝擊強度：17KJ/m2，磨損率：3.4×105mm3/m。

以上實施例中，若無特別說明，其組分均為市購現有技術產品。

對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。