【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及膠粘劑技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種木塑復合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

木塑復合材料是用塑料和木纖維、稻殼、麥秸、玉米桿、花生殼等天然纖維加入少量的化學添加劑和填料，經(jīng)過專用配混設備加工制成的一種復合材料，它兼?zhèn)渌芰虾湍静牡闹饕攸c，可以在許多場合替代塑料和木材，這對木材資源嚴重匱乏的我國來說，具有重大的開發(fā)價值。木塑復合材料耐用、使用壽命長、有木材的外觀，剛性好；有優(yōu)良的物性，比木材尺寸穩(wěn)定性好，不會產(chǎn)生裂紋、翹曲、無木材節(jié)疤等外觀缺點，通過斜紋覆膜或復合表層等工藝制成外觀絢麗的制品；有良好的加工性，便于推廣應用；可鋸、可刨、粘結(jié)、用釘子或螺釘固定，并且容易維修；不怕蟲蛀、耐老化、耐腐蝕、不易吸潮變形；也可生物降解，對環(huán)境友好。

現(xiàn)有木塑復合材料主要以熱塑性的樹脂作為基體樹脂，強度不高，不能作為承重材料，而以熱固性樹脂作為基體樹脂存在脆性大的缺點，這些問題均限制了木塑復合材料的使用范圍，而且，由于木粉含有大量極性的羥基，與親油的樹脂混合不能形成良好的界面，導致木塑復合材料相對塑料制品更容易吸濕而影響性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述內(nèi)容，有必要提供一種木塑復合材料及其制備方法，該木塑復合材料能形成良好的界面，改善木塑復合材料的吸濕性，具有強度高，不易吸濕的特點，有較長的使用壽命。

為達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種木塑復合材料，主要由下述重量份數(shù)的原料制成：端羧基不飽和聚酯40-54份、端胺基聚酰胺酸5-10份、交聯(lián)劑15-20份、活化木粉25-30份、固化劑0.4-0.8份、促進劑0.05-0.1份和溶劑43-57份；

所述端胺基聚酰胺酸由雙酚a型二醚二酐和二氨基二苯醚按摩爾比為1:1.05-1.1的比例溶解在二甲基甲酰胺中制成；

所述活化木粉是將木粉用質(zhì)量濃度為3-6％的氫氧化鈉溶液處理并干燥后，再用重量為干燥木粉1-3％的脂肪酸甲酯乙氧基化物進行活化處理制成。

進一步的，所述交聯(lián)劑為苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和鄰苯二甲酸二烯丙酯中的一種或兩種以上的組合物。

進一步的，所述固化劑為過氧化甲乙酮或過氧化苯甲酰。

進一步的，所述促進劑為異辛酸鈷或環(huán)烷酸鈷。

進一步的，所述溶劑包括下述重量份數(shù)的原料：丙酮33-45份和苯10-12份。

本發(fā)明還提供一種所述木塑復合材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)制備端胺基聚酰胺酸：按摩爾比稱取雙酚a型二醚二酐和二氨基二苯醚，并分別溶解在二甲基甲酰胺中配成20-25％的溶液，在40-60℃下將雙酚a型二醚二酐溶液按3-5ml/min的速率滴入二氨基二苯醚溶液中，滴加完成后繼續(xù)攪拌15-20h，冷卻出料，制得端胺基聚酰胺酸；

(2)木粉活化處理：將脂肪酸甲酯乙氧基化物用水配成質(zhì)量濃度為3-5％的混合液，將木粉浸泡在重量為其9-12倍的氫氧化鈉溶液中，在40-60℃下攪拌處理12-18h后，再用水洗至中性并烘干，按重量配比將脂肪酸甲酯乙氧基化物的混合液噴灑在干燥后的木粉上，在600-800r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌25-30min，烘干水分，制得活化木粉；

(3)制備木塑復合材料：按重量份配比稱取端羧基不飽和聚酯、步驟(1)制得的端胺基聚酰胺酸、交聯(lián)劑、步驟(2)制成的活化木粉、固化劑、促進劑和溶劑，將端羧基不飽和聚酯、端胺基聚酰胺酸、交聯(lián)劑、固化劑、促進劑和溶劑混合并攪拌制成均勻膠液，將上述膠液與活化木粉混勻后，放入模具中，在室溫下用22-23mpa的壓力預壓3-5min，再在130-150℃下，用22-23mpa的壓力壓合3-5min，冷卻并脫模，在150-160℃固化1-1.5h，制得木塑復合材料。

木粉主要含有木纖維、木質(zhì)素、半纖維、果膠、揮發(fā)份等，其中木纖維對木塑復合材料強度的提高起主要作用，而木質(zhì)素、半纖維、果膠、揮發(fā)份等均會導致木塑復合材料強度下降，木質(zhì)素、半纖維和果膠能溶解在堿中，因此可用一定濃度的堿液處理木粉，除去木纖維以外的其他成分，堿還可以提高木粉表面粗糙度，提高木粉與樹脂的機械結(jié)合強度；木纖維中含有大量的羥基，油性的樹脂不能很好的浸潤木粉，對木粉進行表面活化處理，降低木粉表面極性，利于木粉和樹脂在界面的相容性。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明以端羧基不飽和聚酯作為基體樹脂并添加一定量的端胺基聚酰胺酸，聚酰胺酸中的端胺基能與不飽和聚酯的端羧基反應接枝到不飽和聚酯上，在高溫固化處理時，聚酰胺酸脫水形成聚酰亞胺，利于提高木塑復合材料的韌性和耐高溫性能；

2、本發(fā)明還用一定濃度的氫氧化鈉對木粉進行表面處理，除去木粉中雜質(zhì)，提高表面粗糙度，同時不會降低木粉的增強效果，并用含有雙鍵的脂肪酸甲酯乙氧基化物對堿處理后的木粉進行表面活化處理，脂肪酸甲酯乙氧基化物是一種非離子表面活性劑，能提高極性木粉與非極性樹脂的相容性，在固化時脂肪酸甲酯乙氧基化物中的雙鍵和不飽和聚酯的雙鍵反應，有效提高木粉和不飽和聚酯樹脂基體的界面結(jié)合強度。

3、本發(fā)明通過對木粉進行表面粗化活化處理，有效提高了木塑復合材料的界面結(jié)合強度，還用聚酰胺酸對不飽和聚酯樹脂進行改性，在高溫固化過程中形成耐高溫的酰亞胺環(huán)，提高復合材料耐高溫性能的同時，還能降低復合材料的脆性，制備的木塑復合材料具有強度高，耐高溫和耐濕熱性能優(yōu)良的優(yōu)點，有較長的使用壽命。

【具體實施方式】

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要)中公開的任一特征，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。

實施例1

本發(fā)明的木塑復合材料，主要由下述重量份數(shù)的原料制成：端羧基不飽和聚酯40kg、端胺基聚酰胺酸5kg、苯乙烯15kg、活化木粉25kg、過氧化甲乙酮0.4kg、環(huán)烷酸鈷0.05kg、丙酮33kg和苯10kg。

本發(fā)明木塑復合材料有以下方法制成：

(1)制備端胺基聚酰胺酸：按摩爾比為1:1.05的比例稱取雙酚a型二醚二酐和二氨基二苯醚，并分別溶解在二甲基甲酰胺中配成質(zhì)量濃度均為25％的溶液，在40℃下將雙酚a型二醚二酐溶液按3ml/min的速率滴入二氨基二苯醚溶液中，滴加完成后繼續(xù)攪拌15h，冷卻出料，制得端胺基聚酰胺酸；

(2)木粉活化處理：將氫氧化鈉溶解在水中配成質(zhì)量濃度為3％的溶液，將木粉浸泡在重量為其12倍的氫氧化鈉溶液中，在40℃下攪拌處理18h后，再用水洗至中性并烘干；

將重量為干燥木粉1％的脂肪酸甲酯乙氧基化物用水配成質(zhì)量濃度為3％的混合液，將脂肪酸甲酯乙氧基化物的混合液噴灑在干燥后的木粉上，在600r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌30min，烘干水分，制得活化木粉；

(3)制備木塑復合材料：按重量份配比稱取端羧基不飽和聚酯40kg、步驟(1)制得的端胺基聚酰胺酸5kg、苯乙烯15kg、步驟(2)制得的活化木粉25kg、過氧化甲乙酮0.4kg、環(huán)烷酸鈷0.05kg、丙酮33kg和苯10kg，將端羧基不飽和聚酯、端胺基聚酰胺酸、苯乙烯、過氧化甲乙酮、環(huán)烷酸鈷、丙酮和苯混合并攪拌制成均勻膠液，將上述膠液與活化木粉混勻后，放入模具中，在室溫下用22mpa的壓力預壓5min，再在130℃下，用22mpa的壓力壓合5min，冷卻并脫模，在150℃固化1.5h，制得木塑復合材料。

實施例2

本發(fā)明的木塑復合材料，主要由下述重量份數(shù)的原料制成：端羧基不飽和聚酯54kg、端胺基聚酰胺酸10kg、交聯(lián)劑20kg、活化木粉30kg、過氧化苯甲酰0.8kg、異辛酸鈷0.1kg、丙酮45kg和苯12kg。

本發(fā)明木塑復合材料有以下方法制成：

(1)制備端胺基聚酰胺酸：按摩爾比為1:1.1的比例稱取雙酚a型二醚二酐和二氨基二苯醚，并分別溶解在二甲基甲酰胺中配成質(zhì)量濃度均為為20％溶液，在60℃下將雙酚a型二醚二酐溶液按5ml/min的速率滴入二氨基二苯醚溶液中，滴加完成后繼續(xù)攪拌20h，冷卻出料，制得端胺基聚酰胺酸；

(2)木粉活化處理：將氫氧化鈉溶解在水中配成質(zhì)量濃度為6％的溶液，將木粉浸泡在重量為其9倍的氫氧化鈉溶液中，在60℃下攪拌處理12h后，再用水洗至中性并烘干；

將重量為干燥木粉3％的脂肪酸甲酯乙氧基化物用水配成質(zhì)量濃度為5％的混合液，將脂肪酸甲酯乙氧基化物的混合液噴灑在干燥后的木粉上，在800r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌25min，烘干水分，制得活化木粉；

(3)制備木塑復合材料：將等重量份的苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和鄰苯二甲酸二烯丙酯混合作為交聯(lián)劑；

按重量份配比稱取端羧基不飽和聚酯54kg、步驟(1)制得的端胺基聚酰胺酸10kg、交聯(lián)劑20kg、步驟(2)制得的活化木粉30kg、過氧化苯甲酰0.8kg、異辛酸鈷0.1kg、丙酮45kg和苯12kg，將端羧基不飽和聚酯、端胺基聚酰胺酸、交聯(lián)劑、過氧化苯甲酰、異辛酸鈷、丙酮和苯混合并攪拌制成均勻膠液，將上述膠液與活化木粉混勻后，放入模具中，在室溫下用23mpa的壓力預壓3min，再在150℃下，用23mpa壓力壓合3min，冷卻并脫模，在160℃固化1h，制得木塑復合材料。

實施例3

本發(fā)明的木塑復合材料，主要由下述重量份數(shù)的原料制成：端羧基不飽和聚酯47kg、端胺基聚酰胺酸7kg、交聯(lián)劑17kg、活化木粉28kg、過氧化甲乙酮0.6kg、環(huán)烷酸鈷0.08kg、丙酮40kg和苯11kg。

本發(fā)明木塑復合材料有以下方法制成：

(1)制備端胺基聚酰胺酸：按摩爾比為1:1.08的比例稱取雙酚a型二醚二酐和二氨基二苯醚，并分別溶解在二甲基甲酰胺中配成質(zhì)量濃度為24％的雙酚a型二醚二酐溶液和質(zhì)量濃度為22％的二氨基二苯醚溶液，在50℃下將雙酚a型二醚二酐溶液按4ml/min的速率滴入二氨基二苯醚溶液中，滴加完成后繼續(xù)攪拌18h，冷卻出料，制得端胺基聚酰胺酸；

(2)木粉活化處理：將氫氧化鈉溶解在水中配成質(zhì)量濃度為5％的溶液，將木粉浸泡在重量為其11倍的氫氧化鈉溶液中，在50℃下攪拌處理15h后，再用水洗至中性并烘干；

將重量為干燥木粉2％的脂肪酸甲酯乙氧基化物用水配成質(zhì)量濃度為4％的混合液，將脂肪酸甲酯乙氧基化物的混合液噴灑在干燥后的木粉上，在700r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌27min，烘干水分，制得活化木粉；

(3)制備木塑復合材料：將苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯按重量比為2:1的比例混合作為交聯(lián)劑；

按重量份配比稱取端羧基不飽和聚酯47kg、步驟(1)制得的端胺基聚酰胺酸7kg、交聯(lián)劑17kg、步驟(2)制得的活化木粉28kg、過氧化甲乙酮0.6kg、環(huán)烷酸鈷0.08kg、丙酮40kg和苯11kg，將端羧基不飽和聚酯、端胺基聚酰胺酸、交聯(lián)劑、過氧化甲乙酮、環(huán)烷酸鈷丙酮和苯混合并攪拌制成均勻膠液，將上述膠液與活化木粉混勻后，放入模具中，在室溫下用22mpa的壓力預壓4min，再在140℃下，用22mpa的壓力壓合4min，冷卻并脫模，在155℃固化1.3h，制得木塑復合材料。

測試發(fā)明木塑復合材料的性能一起進行對比試驗，分為實驗組1-3和對照組1-2，共5組；

其中實驗組1-3測試實施例1-3的的木塑復合材料；

對照組1在制備木塑復合材料時加入的聚酰胺酸由雙酚a型二醚二酐和二氨基二苯醚按摩爾比為1.05:1的比例制成，其他原料、原料的配比和制備方法與實施例1相同；

對照組2制備木塑復合時加入的木粉，未經(jīng)過粗化活化處理，其他原料、原料的配比和制備方法與實施例1相同；

將上述各組的木塑復合材料制成測試樣品并測試性能，性能測試包括吸水性測試和耐濕熱老化性能測試，測試方法分別如下：

(1)吸水性測試：將木塑復合材料切割成長、寬和高分別為50mm×10mm×2mm的試樣，浸泡在25℃、40℃和60℃的水浴中，測試材料達到飽和時的吸水率；

(2)耐濕熱老化性能測試：按照astm-d638-03將木塑復合材料切割成typev啞鈴型試樣，在沸水中煮沸后烘干，進行5個煮沸烘干循環(huán)處理后測試材料的拉伸強度下降率；

性能測試結(jié)果見下表所示：

表中，吸水率是指試樣吸水達到飽和時的重量減去試樣初始重量獲得的差值與試樣初始重量的百分比；

拉伸強度下降率是指試樣水煮前后的拉伸強度之差與試樣水煮前拉伸強度的百分比。

由表中結(jié)果可見，對照組1在制備木塑復合材料時加入的聚酰胺酸由雙酚a型二醚二酐和二氨基二苯醚按摩爾比為1.05:1的比例制成，沒有剩余胺基，對照組2制備木塑復合時加入的木粉，未經(jīng)過粗化活化處理，對照組1-2的木塑復合材料與實驗組1-3相比，吸水率更高，耐濕熱性能明顯下降，上述結(jié)果均說明，制備端胺基聚酰胺酸對不飽和聚酯樹脂進行改性，對木粉表面用堿處理去雜質(zhì)和表面粗化處理，并用含雙鍵的脂肪酸甲酯乙氧基化物對木粉進行表面活化處理，制備的木塑復合材料能承受更大的力，不易吸濕，耐濕熱性能優(yōu)異。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明范圍的限制。應當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明的保護范圍應以所附權(quán)利要求為準。