本發(fā)明屬木質(zhì)基復(fù)合材料制造方法類，特別涉及一種基于堿木素的三元復(fù)合材料制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，木質(zhì)纖維/可生物降解塑料復(fù)合材料以其綠色環(huán)保、高性能、高附加值、可完全生物降解的優(yōu)良特性逐漸受到廣泛關(guān)注，主要應(yīng)用領(lǐng)域包括各種建筑裝飾、裝修材料，以及各類食品、儀器等短周期使用的一次性包裝材料等行業(yè)。但是，由于木質(zhì)纖維的主要成分纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等含有大量的羥基基團(tuán)，使其具有較強(qiáng)的化學(xué)極性，而大部分可生物降解塑料都是非極性高分子化合物，導(dǎo)致復(fù)合材料的界面相容性較差，極大地影響復(fù)合材料的綜合性能及其應(yīng)用。因此，改善木質(zhì)纖維與可生物降解塑料之間的界面相容性問題一直以來都是研究難題?，F(xiàn)有研究中可通過蒸汽爆破法、電暈法和等離子體放電法對(duì)木質(zhì)纖維進(jìn)行預(yù)處理，或是通過酯化處理、偶聯(lián)劑法和表面接枝處理法對(duì)木質(zhì)纖維進(jìn)行化學(xué)改性，以及通過接枝、共聚、共混和增塑對(duì)可生物降解性塑料進(jìn)行化學(xué)改性處理以改善復(fù)合材料的界面相容性，但是絕大多數(shù)方法工藝復(fù)雜，成本較高，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模推廣使用。
堿木素是堿法制漿造紙廢液中的再回收產(chǎn)品，是目前應(yīng)用范圍廣泛的工業(yè)木質(zhì)素資源。堿木素具有一定的表面活性，符合偶聯(lián)劑的特性，在一定程度上能夠解決木質(zhì)纖維與可生物降解塑料之間的界面相容性差的問題。同時(shí)，堿木素具有天然的粘結(jié)性，能夠促進(jìn)木質(zhì)纖維與可生物降解塑料之間的粘結(jié)，可有效地提高木質(zhì)復(fù)合材料的力學(xué)性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的：旨在解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種基于堿木素的三元復(fù)合材料制造方法。
為解決上述技術(shù)問題，提出良好界面相容性的環(huán)境友好型基于堿木素的三元復(fù)合材料制造方法，其特征在于：以來源于林木剩余物的木質(zhì)纖維和可生物降解塑料——聚乳酸為原料，通過添加堿木素和表面活化相結(jié)合的處理方式改善原料各組分間的界面相容性，采用平板熱壓工藝方式制造一種基于堿木素的三元復(fù)合材料。
一種基于堿木素的三元復(fù)合材料制造方法。，包括下述步驟：
(1)纖維原料加工與干燥：將林木剩余物通過熱磨工序加工成木質(zhì)纖維，在40～80℃的干燥溫度下將木質(zhì)纖維的含水率控制在3～8％；纖維狀聚乳酸經(jīng)機(jī)械加工成5～30mm長(zhǎng)度尺寸范圍，含水率控制在2～5％。
(2)聚乳酸纖維的表面活化處理：將偶聯(lián)劑溶于一定量的超純水中，配成一定質(zhì)量濃度的偶聯(lián)劑溶液。稱取一定質(zhì)量的聚乳酸纖維放入低速混合機(jī)中，以聚乳酸纖維的質(zhì)量為基準(zhǔn)，量取一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的偶聯(lián)劑溶液加入混合機(jī)，在一定時(shí)間范圍內(nèi)，經(jīng)混合處理，實(shí)現(xiàn)聚乳酸纖維的表面活化處理。
(3)堿木素溶液的配制：將堿木素溶于一定量去離子水中，配成一定質(zhì)量濃度的堿木素溶液。
(4)拌料與鋪裝：將步驟(1)所得木質(zhì)纖維、步驟(2)所得表面活化聚乳酸纖維以及步驟(3)所得堿木素溶液先后加入到高速混合機(jī)中均勻混合3～10min，將混合后的物料進(jìn)行鋪裝，在常溫下，采用預(yù)壓壓力1～3MPa將物料壓制成厚度為30～70mm的板坯。
(5)熱壓成型：將步驟(4)所得板坯，按照密度為0.80～1.20g/cm3，厚度為3～12mm；熱壓溫度為160～210℃，熱壓時(shí)間為5～15min，熱壓壓力為5～15MPa的熱壓工藝方式進(jìn)行成型，將成品進(jìn)行平衡處理后裁邊、砂光，即制成三元復(fù)合材料。
作為優(yōu)化，所述偶聯(lián)劑包括硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑。
作為優(yōu)化，所述偶聯(lián)劑溶液質(zhì)量濃度為5～20％；偶聯(lián)劑用量為1～5％。
作為優(yōu)化，所述堿木素溶液質(zhì)量濃度為20％～50％；堿木素用量為木質(zhì)纖維和聚乳酸纖維質(zhì)量總和的5％～40％。
作為優(yōu)化，所述聚乳酸纖維用量為木質(zhì)纖維和聚乳酸纖維質(zhì)量總和的20％～60％。
采用本發(fā)明的制造方法制造環(huán)境友好型三元木質(zhì)復(fù)合材料，一方面，可以改善復(fù)合材料界面相容性，同時(shí)可提高木質(zhì)復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度，該工藝操作簡(jiǎn)便，成本低廉，適合工業(yè)化推廣，有利于提高木質(zhì)復(fù)合材料產(chǎn)品的附加值，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域；另一方面，擴(kuò)大了工業(yè)木質(zhì)素的應(yīng)用領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)工業(yè)木質(zhì)素資源的高效利用。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式一：
本實(shí)施方式中基于堿木素的三元復(fù)合材料制造方法如下：
(1)原料加工與干燥：將林木剩余物通過熱磨工序加工成木質(zhì)纖維，在(70±2)℃的干燥溫度下將木質(zhì)纖維的含水率控制在8％左右；聚乳酸纖維的含水率控制在2％左右；稱取245g木質(zhì)纖維、82g聚乳酸纖維待用。
(2)聚乳酸纖維的表面活化處理：配制500ml質(zhì)量濃度為10％的硅烷偶聯(lián)劑溶液。將聚乳酸纖維放入低速混合機(jī)中，量取占聚乳酸質(zhì)量1％的偶聯(lián)劑溶液加入混合機(jī)，經(jīng)混合處理10min，實(shí)現(xiàn)聚乳酸纖維的表面活化處理。
(3)堿木素溶液的配制：將33g堿木素溶于去離子水中，配成質(zhì)量濃度為20％的堿木素溶液。
(4)拌料與鋪裝：將步驟(1)所得木質(zhì)纖維、步驟(2)所得表面活化聚乳酸纖維以及步驟(3)所得堿木素溶液先后加入到高速混合機(jī)中均勻混合5min，將混合后的物料進(jìn)行鋪裝，在常溫下，采用預(yù)壓壓力1.5MPa將物料壓制成厚度為30mm的板坯。
(5)熱壓成型：將步驟(4)所得板坯，按照熱壓溫度為160℃，熱壓時(shí)間為7.5min，熱壓壓力為9MPa的熱壓工藝方式進(jìn)行成型，將成品進(jìn)行平衡處理后裁邊、砂光，即得密度為0.80g/cm3，厚度為5mm的三元復(fù)合材料。
具體實(shí)施方式二：
本實(shí)施方式中基于堿木素的三元復(fù)合材料制造方法如下：
(1)原料加工與干燥：將林木剩余物通過熱磨工序加工成木質(zhì)纖維，在(70±2)℃的干燥溫度下將木質(zhì)纖維的含水率控制在8％左右；聚乳酸纖維的含水率控制在2％左右；精確稱取563g木質(zhì)纖維待用，188g聚乳酸纖維待用。。
(2)聚乳酸纖維的表面活化處理：配制500ml質(zhì)量濃度為10％的硅烷偶聯(lián)劑溶液。將聚乳酸纖維放入低速混合機(jī)中，量取占聚乳酸質(zhì)量1％的偶聯(lián)劑溶液加入混合機(jī)，經(jīng)混合處理10min，實(shí)現(xiàn)聚乳酸纖維的表面活化處理。
(3)堿木素溶液的配制：將150g堿木素溶于去離子水中，配成質(zhì)量濃度為20％的堿木素溶液。
(4)拌料與鋪裝：將步驟(1)所得木質(zhì)纖維、步驟(2)所得表面活化聚乳酸纖維以及步驟(3)所得堿木素溶液先后加入到高速混合機(jī)中均勻混合7min，將混合后的物料進(jìn)行鋪裝，在常溫下，采用預(yù)壓壓力1.5MPa將物料壓制成厚度為30mm的板坯。
(5)熱壓成型：將步驟(4)所得板坯，按照熱壓溫度為180℃，熱壓時(shí)間為9.0min，熱壓壓力為12MPa的熱壓工藝方式進(jìn)行成型，將成品進(jìn)行平衡處理后裁邊、砂光，即得密度為1.00g/cm3，厚度為10mm的三元復(fù)合材料。
上述具體實(shí)施方式僅是本發(fā)明的具體個(gè)案，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍包括但不限于上述具體實(shí)施方式，任何符合本發(fā)明權(quán)利要求書所述的良好界面相容性的環(huán)境友好型三元復(fù)合材料制造方法都落入本發(fā)明的專利保護(hù)范圍。