熱處理巨尾桉/聚乙烯膜復(fù)合材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及木塑復(fù)合材料制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種熱處理巨尾桉/聚乙烯膜復(fù)合材料的制備工藝。
【背景技術(shù)】
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[0002]木塑復(fù)合材料的制備最早是木粉與熱固性樹脂酚醛樹脂復(fù)合制備而成的。后來到七八十年代，運(yùn)用木粉與聚丙烯相混合制成木塑復(fù)合材料憑借其價(jià)廉、質(zhì)輕強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用于福特車的內(nèi)襯，從而木塑復(fù)合材料得到快速的利用和發(fā)展。許多研究者都嘗試運(yùn)用各種植物纖維如玉米桿、麥秸、黃麻甚至椰殼等于熱塑性樹脂復(fù)合，并改善其復(fù)合材料的性能；還有研究者研究提高木塑的復(fù)合比例，從而試圖開發(fā)出性能優(yōu)越、品質(zhì)優(yōu)良的木塑產(chǎn)品。國內(nèi)外對(duì)木塑復(fù)合材料的研究十分廣泛，研究主要集中在對(duì)于木粉的前期處理、對(duì)于原材料廢舊塑料的應(yīng)用和復(fù)合材料的吸水性能和性能提高的研究等方面。
[0003]Esnaashari等人研究了鋸末低密度聚乙烯復(fù)合材料的機(jī)械和吸水性能，結(jié)果表明提高木粉含量從40%?60%能夠顯著提高拉伸和彎曲性能，增強(qiáng)水的擴(kuò)散性并且顯著降低韌性；AyrilmiS等人研究了低密度聚乙烯作為膠黏劑用于刨花板的芯層，得出低密度乙烯含量在10 %以內(nèi)，隨著含量的升高，斷裂模量和彈性模量逐漸增加，但是進(jìn)一步增大含量，M0R和Μ0Ε卻降低；Wang，Y等人用應(yīng)力松弛法研究木粉聚丙烯復(fù)合材料的界面相容性，研究表明溫度越高，應(yīng)力松弛得越快，木粉含量40%時(shí)，木粉與聚丙烯有最優(yōu)的界面相容性；Qi，CS等人用高密度聚乙烯和棉桿使用熱壓機(jī)成型方式制備復(fù)合材料，結(jié)果表明復(fù)合材料的機(jī)械性能隨著棉桿束的尺寸增加而增加；Pelaez-Samaniego等人用熱水提取和修改未剝皮的杰克松的化學(xué)成分，然后用未處理的松木和處理的松木、聚丙烯、聚乙烯和少量添加劑制備復(fù)合材料，得出處理過的松木制作的復(fù)合材料比未處理的吸收46?45%更少的水，機(jī)械性能有所提聞。
[0004]我國對(duì)于木塑復(fù)合材料的研究較晚。二十世紀(jì)八十年代，福建林學(xué)院和中國林科院對(duì)木粉和廢舊塑料的復(fù)合、復(fù)合材料的機(jī)械性能和加工工藝及設(shè)備等進(jìn)行了初步研究。直到90年代，我國才對(duì)木塑復(fù)合材料進(jìn)行了大量廣泛的研究，包括界面相容性、加工工藝等問題。目前，國內(nèi)對(duì)木塑復(fù)合材料的研究多集中在材料改性，工藝參數(shù)，界面性能等方面。
[0005]楊文斌等研究了密度、塑料的添加量、熱壓時(shí)間、熱壓溫度對(duì)木塑復(fù)合材性能的影響；喻云水等探討了木材刨花與聚丙烯塑料的配料比對(duì)板材的主要物理力學(xué)性能的影響。王正等通過正交試驗(yàn)研究了不同樹種的木材組元形態(tài)、補(bǔ)強(qiáng)劑的改變、塑料種類的不同和板材密度的變化以及木塑比的不同等銀子對(duì)木塑復(fù)合材料物理力學(xué)性能的影響。侯秀英用注塑成型工藝制造的木塑復(fù)合材料，研究結(jié)果表明木纖維用量是影響復(fù)合材料性能的主要因素；胡世明研究了采用擠出工藝制備木塑復(fù)合模板的力學(xué)性能與復(fù)合材料界面的關(guān)系及不同表面處理對(duì)復(fù)合膠接性能變化的影響；張兆好，李志仁分析了主要工藝參數(shù)刨花含水率，熱壓溫度，施膠量對(duì)木塑復(fù)合刨花板性能的影響。張克宏以高密度聚乙烯(HDPE)和木粉為主要原料、馬來酸酐接枝聚乙烯(MAPE)和硅烷偶聯(lián)劑(KH570)為界面改性劑，采用壓制成型法制備了 PE基木塑復(fù)合材料。研究了界面改性劑MAPE和KH570用量對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。謝博等研究了不同注塑工藝參數(shù)(注射溫度、保壓壓力)制備具有不同微孔結(jié)構(gòu)的PP/木纖維復(fù)合材料，分析探討了注塑工藝參數(shù)與復(fù)合材料微孔結(jié)構(gòu)和沖擊性能的關(guān)系；周林采用KH-570對(duì)聚磷酸銨進(jìn)行改性處理，使木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能，阻燃性能和熱降解性能明顯提高。
[0006]熱處理降低了木材組分中的羥基濃度，減少了木材吸濕性，提高了木材的尺寸穩(wěn)定性、耐久性和耐候性；同時(shí)還加深了木材的材色,使其顏色由淺褐色變?yōu)樯詈稚?這樣不僅可以仿名貴樹種，還可提高木材附加值。根據(jù)國內(nèi)外研究，熱處理可以降低木材的平衡含水率，減少木材的干縮濕脹，歐洲經(jīng)常使用此種方法增強(qiáng)地板的穩(wěn)定性，抗彎性和耐磨性；也可以利用此特性將其用于門框，窗框或者樂器的制作中。本研究在對(duì)基材巨尾桉進(jìn)行熱處理(物理處理)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用高密度聚乙烯替代傳統(tǒng)膠黏劑與桉木結(jié)合的熱壓工藝制備巨尾桉/聚乙烯膜復(fù)合材料，分析熱處理后的單板對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0007]本發(fā)明以巨尾桉和高密度聚乙烯膜為主要原材料，制造熱處理巨尾桉/聚乙烯膜復(fù)合材料，涉及的制造步驟見附圖1。
[0008]制造熱處理巨尾桉/聚乙烯膜復(fù)合材料的最優(yōu)工藝為:熱處理溫度120°C，時(shí)間
1.5h，熱壓溫度160°C，聚乙烯膜用量119g/m2 (木塑比:13/1)，熱壓時(shí)間50s/mm，熱壓壓力
0.7MPa。
[0009]本發(fā)明有益效果:
[0010]桉木作為南方速生林的戰(zhàn)略品種，具有林分林相整齊、產(chǎn)量高、材質(zhì)一致等諸多優(yōu)點(diǎn)，盡管存在結(jié)疤多、應(yīng)力大等缺陷，但強(qiáng)度、剛度和紋理是楊木等其他速生人工林木材無法比擬的，適用于家具用材、地板基材甚至結(jié)構(gòu)用材。同時(shí)，高密度聚乙烯用量巨大、容易回收利用等特點(diǎn)成為木塑復(fù)合材料廉價(jià)而且性能良好的原料。因此,加大對(duì)桉木高附加值的利用和“白色污染”HDPE的廢棄回收具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，此外，制備的產(chǎn)品市場(chǎng)前景也相當(dāng)廣闊。
[0011]本研究選用巨尾桉和聚乙烯膜為原料制備熱處理巨尾桉/聚乙烯膜復(fù)合材料，采用人造板熱壓-冷壓工藝制備復(fù)合材料，并且運(yùn)用熱處理的方式對(duì)單板進(jìn)行預(yù)處理，通過改變其原材料的分子結(jié)構(gòu)、極性和粗糙度來改善復(fù)合材料的界面結(jié)合。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，熱處理巨尾桉/聚乙烯膜復(fù)合材料的力學(xué)性能能夠滿足GB/T9846-2004II類膠合板標(biāo)準(zhǔn)的要求。
【具體實(shí)施方式】
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[0012]附圖1為熱處理巨尾桉/聚乙烯膜復(fù)合材料制造工藝。
[0013]⑴試驗(yàn)材料
[0014]巨尾桉(E.grandis xE.urophylla):取自廣西柳州，樹齡3?5年，含水率為
7.3 ?8.5%,規(guī)格 400mmX400mmX 2mm。
[0015]高密度聚乙烯膜(HDPE):購自北京華盾雪花塑料集團(tuán)有限責(zé)任公司，厚度
0.06mm，密度 0.89g/cm3，熔點(diǎn)為 120。。?140。。。
[0016]⑵試驗(yàn)設(shè)備
[0017]150T萬能試驗(yàn)壓機(jī):BY302X2/15型，公稱壓力1500KN，熱壓板幅面500 X 500 (mm)，蘇州新協(xié)力機(jī)器制造有限公司；QD型冷壓機(jī)，上海人造板機(jī)器廠；高溫?zé)崽幚碓囼?yàn)機(jī)。
[0018](3)熱處理:將桉木單板放入干燥室內(nèi)，升溫，同時(shí)通入飽和蒸汽，將處理箱內(nèi)的溫度迅速升高到設(shè)定溫度，溫度范圍控制在120°C，處理1.5h。整個(gè)處理過程須在密閉環(huán)境中進(jìn)行。處理結(jié)束后，立即關(guān)閉加熱裝置，當(dāng)溫度降到100°C時(shí)，停止噴入蒸汽，木材自然降至室溫。
[0019](4)熱壓。將聚乙烯膜裁切為400mmX 400mm，將處理過的單板交叉紋理組坯后放進(jìn)熱壓機(jī)中熱壓。熱壓過程中，通過分兩段卸壓的方式保證熱量充分傳遞。為防止聚乙烯膜在冷卻過程中收縮回彈，熱壓后應(yīng)立即進(jìn)行冷壓，時(shí)長(zhǎng)5min。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于熱處理巨尾桉/聚乙烯膜復(fù)合材料的制備工藝，它包括制造材料和工藝參數(shù)，其特征在于:它還包括制造的步驟。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述熱處理巨尾桉/聚乙烯膜復(fù)合材料制備工藝參數(shù)，其特征在于:熱處理溫度，熱處理時(shí)間，熱壓溫度，聚乙烯膜用量，熱壓時(shí)間，熱壓壓力。
【專利摘要】本發(fā)明涉及木塑復(fù)合材料制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種熱處理巨尾桉/聚乙烯膜復(fù)合材料的制備工藝。以巨尾桉和高密度聚乙烯膜為主要原材料，制造熱處理巨尾桉/聚乙烯膜復(fù)合材料，通過對(duì)熱處理溫度、熱處理時(shí)間、熱壓溫度和時(shí)間、熱壓壓力、聚乙烯膜用量等的控制，達(dá)到最佳的生產(chǎn)工藝效果。同時(shí)，制備出的復(fù)合材料性能能夠滿足GB/T9846-2004II類膠合板標(biāo)準(zhǔn)的要求。
【IPC分類】B27K5/00, B32B37/10, B32B37/08, B32B37/06
【公開號(hào)】CN105291533
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410286701
【發(fā)明人】張雙保, 于雪斐, 王翠翠, 韋文榜, 宋偉, 王丹丹, 侯國君
【申請(qǐng)人】張雙保, 于雪斐, 王翠翠, 韋文榜, 宋偉, 王丹丹, 侯國君
【公開日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2014年6月25日