本發(fā)明屬于用于加工木塑復(fù)合材料的生物質(zhì)材料及其制備方法的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及用于高溫加工木塑復(fù)合材料的生物質(zhì)材料及其制備方法的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
木塑復(fù)合材料是指采用植物纖維粉和熱塑性塑料(含回收塑料)，經(jīng)熔融混煉加工制成的綠色環(huán)保材料。它兼具木質(zhì)纖維材料和高分子材料兩者性能的優(yōu)點(diǎn)，即尺寸穩(wěn)定性好、耐水性能好、耐腐蝕性等，因此被作為實(shí)木材料或純塑料的替代品而廣泛應(yīng)用于建筑產(chǎn)品、汽車、園林及室外設(shè)施等領(lǐng)域，發(fā)展迅速。由于植物纖維的耐熱性較差，導(dǎo)致木塑復(fù)合材料的加工溫度受到限制，因此，目前木塑復(fù)合材料的基體材料以低熔點(diǎn)的通用性塑料為主，并且現(xiàn)有木塑復(fù)合材料的制備溫度低于180℃。
木質(zhì)纖維素材料主要是由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三種高分子化合物組成。在受熱時(shí)木質(zhì)纖維素材料容易發(fā)生脫水降解，當(dāng)溫度超過200℃時(shí)，發(fā)生嚴(yán)重的熱降解，特別是三大組份中的木質(zhì)素和半纖維素發(fā)生降解，導(dǎo)致植物纖維自身強(qiáng)度降低，從而導(dǎo)致木塑復(fù)合材料強(qiáng)度降低。因此，在200℃以上制備形態(tài)和性能較好的木塑復(fù)合材料是學(xué)術(shù)界的技術(shù)難題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了解決高溫條件下木質(zhì)纖維素材料易降解，進(jìn)而解決高溫制備木塑復(fù)合材料難以實(shí)現(xiàn)的問題，而提供了一種用于高溫加工木塑復(fù)合材料的木質(zhì)纖維素材料及其制備方法。
本發(fā)明的用于高溫加工木塑復(fù)合材料的木質(zhì)纖維素材料為改性劑改性的木質(zhì)纖維素材料。
所述改性劑為硼酸、可溶性硼酸鹽、硅酸和可溶性硅酸鹽中的一種或幾種的混合物。
所述木質(zhì)纖維素材料包括木材、稻殼、竹材、麻、秸稈、咖啡殼、果殼中的一種或幾種的混合物。
所述改性劑的重量占總重量的0.1％～50％。
本發(fā)明的一種用于高溫加工木塑復(fù)合材料的木質(zhì)纖維素材料的制備方法按以下步驟進(jìn)行：
一、配置改性劑溶液；
二、將木質(zhì)纖維素材料制成纖維狀或粉狀，并和改性劑混合均勻，得混合物；
三、將混合物干燥，得用于高溫加工木塑復(fù)合材料的木質(zhì)纖維素材料。
所述木質(zhì)纖維素材料和改性劑的混合方式為浸泡、噴淋或真空加壓浸漬；
所述浸泡的具體方法為將木質(zhì)纖維素材料加入改性劑溶液中進(jìn)行浸泡；
所述噴淋的具體方法為將木質(zhì)纖維素材料加入到混合機(jī)中混合，然后利用噴霧裝置從混合機(jī)上部開口處對混合過程中的木質(zhì)纖維素材料進(jìn)行噴淋；
所述真空加壓浸漬的具體方法為利用真空加壓浸漬罐進(jìn)行浸漬操作；
所述干燥溫度為50℃～250℃。
本發(fā)明的原理是改性劑與木質(zhì)纖維素材料通過氫鍵絡(luò)合和化學(xué)鍵反應(yīng)，形成硼化木質(zhì)纖維素材料，改變了木質(zhì)纖維素材料的化學(xué)組成結(jié)構(gòu)。改性的木質(zhì)纖維素材料在受熱時(shí)化學(xué)鍵斷裂方式改變，從而提高了木質(zhì)纖維素材料的熱穩(wěn)定性。
本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：
硼酸、可溶性硼酸鹽、硅酸和可溶性硅酸鹽改性提高了植物纖維的熱降解溫度，將木粉的初始降解溫度從180～200℃提高到了220～280℃，從而提高了木塑復(fù)合材料的加工溫度，擴(kuò)大了木塑基體材料范圍，使得制備聚碳酸酯、尼龍等工程塑料基木塑復(fù)合材料可以實(shí)現(xiàn)。處理方法比較簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)，處理過程和產(chǎn)物環(huán)保無毒。此外，改性處理還改善了木質(zhì)纖維素材料防霉、抗菌和阻燃性能。
附圖說明
圖1為實(shí)施例1制備的木粉的微商熱重(DTG)曲線圖，其中1為未處理木粉的DTG曲線，2為4％濃度硼酸溶液改性后的木粉的DTG曲線。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式，還包括各具體實(shí)施方式間的任意組合。在不偏離本發(fā)明的內(nèi)容和范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式的用于高溫加工木塑復(fù)合材料的木質(zhì)纖維素材料為改性劑改性的木質(zhì)纖維素材料。
具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是，所述改性劑為硼酸、可溶性硼酸鹽、硅酸和可溶性硅酸鹽中的一種或幾種的混合物。其他步驟與參數(shù)與具體實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是，所述木質(zhì)纖維素材料包括木材、稻殼、竹材、麻、秸稈、咖啡殼、果殼中的一種或幾種的混合物。其他步驟與參數(shù)與具體實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是，所述改性劑的重量占總重量的0.1％～50％。其他步驟與參數(shù)與具體實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式的用于高溫加工木塑復(fù)合材料的木質(zhì)纖維素材料的制備方法按以下步驟進(jìn)行：
一、配置改性劑溶液；
二、將木質(zhì)纖維素材料制成纖維狀或粉狀，并和改性劑混合均勻，得混合物；
三、將混合物干燥，得用于高溫加工木塑復(fù)合材料的木質(zhì)纖維素材料。
具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式五不同的是，所述改性劑為硼酸、可溶性硼酸鹽、硅酸和可溶性硅酸鹽中的一種或幾種的混合物。其他步驟與參數(shù)與具體實(shí)施方式五相同。
具體實(shí)施方式七：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式五不同的是，所述木質(zhì)纖維素材料包括木材、稻殼、竹材、麻、秸稈、咖啡殼、果殼中的一種或幾種的混合物。其他步驟與參數(shù)與具體實(shí)施方式五相同。
具體實(shí)施方式八：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式五不同的是，所述改性劑的重量占總重量的0.1％～50％。其他步驟與參數(shù)與具體實(shí)施方式五相同。
具體實(shí)施方式九：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式五不同的是，所述木質(zhì)纖維素材料和改性劑的混合方式為浸泡、噴淋或真空加壓浸漬。其他步驟與參數(shù)與具體實(shí)施方式五相同。
具體實(shí)施方式十：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式五不同的是，所述干燥溫度為50℃～250℃。其他步驟與參數(shù)與具體實(shí)施方式五相同。
實(shí)施例1
本實(shí)施例的用于高溫加工木塑復(fù)合材料的木質(zhì)纖維素材料的制備方法按以下步驟進(jìn)行：
一、配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4％的硼酸溶液；
二、將木材制成纖維狀，加入到高速混合機(jī)中高速混合，然后利用噴槍從高速混合機(jī)上部開口處對高速混合的木纖維進(jìn)行噴淋硼酸溶液，得混合物；
三、將混合物干燥，干燥溫度為110℃，得木質(zhì)纖維素材料；所述硼酸的重量占總重量的8％。
通過本實(shí)施例制備的木粉的熱失重初始降解溫度為250℃。
實(shí)施例2
本實(shí)施例的用于高溫加工木塑復(fù)合材料的木質(zhì)纖維素材料的制備方法按以下步驟進(jìn)行：
一、配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的硼酸和硅酸鈉混合溶液；
二、將秸稈制成粉狀，加入到高速混合機(jī)中高速混合，然后利用噴槍從高速混合機(jī)上部開口處對高速混合的秸稈粉進(jìn)行噴淋硼酸和硅酸鈉混合溶液，得混合物；
三、將混合物干燥，干燥溫度為110℃，得木質(zhì)纖維素材料；所述硼酸和硅酸鈉的重量占總重量的10％。
通過本實(shí)施例制備的秸稈粉的熱失重初始降解溫度為230℃。