本发明涉及一种高强度木塑复合材料的制备方法，属于木塑复合材料制备技术领域。
背景技术：
木塑复合材料是国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合材料，指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，代替通常的树脂胶粘剂，与超过50%以上的木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合成新的木质材料，再经挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺，生产出的板材或型材。主要用于建材、家具、物流包装等行业。将塑料和木质粉料按一定比例混合后经热挤压成型的板材，称之为挤压木塑复合板材。该复合材料的强度低，抗冲击能力弱，易产生空隙和裂纹。从材料的基体与功能体结合方式来说，木塑复合材料主要分为三类：木质材料-塑料复合材料。此类材料以木质材料与功能体（聚合物单体）之间或在木质材料内部的功能体的化学合成反应为主要特征；木纤维-塑料复合材料。即通常讲的木塑复合材料，此类材料以木质材料与高相对分子质量的聚合物复合， 结合方式以两种材料表面物理结合为主；木材-塑料合金复合材料。由于木纤维的流动性差，导致填充物的分散不均匀，复合材料界面相容性差。木纤维与热塑性塑料进行复合时，由于木纤维含大量的羟基，表面具有强极性和吸水性，而聚合物的表面一般是非极性或极性很小，大多是疏水性的，因此木纤维与树脂基体界面间不能形成很好的粘合，复合材料力学性能较低；同时，木纤维分子内含氢键，加热时会聚集在一起，使其在复合材料中分散不均，影响其性能。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对目前木塑复合材料强度低，抗冲击能力弱，易产生空隙和裂纹的弊端，提供了一种取竹片干燥至恒重，粉碎过筛后，经二次炭化制得炭化竹粉备用，再取硅烷偶联剂KH-550等制得大分子偶联剂，与去离子水、冰醋酸混合，加入乙酸乙烯共聚乳液稀释液等制得浸润剂，浸泡玻璃纤维，取出干燥后，与备用炭化竹粉等混合，挤出造粒制得高强度木塑复合材料的方法。本发明制备步骤简单，所得材料强度高，充分利用炭化竹粉、浸润剂浸泡后玻璃纤维和树脂制备木塑复合材料，针对性强，有效解决了抗冲击能力弱，易产生空隙和裂纹问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
（1）称取300～500g竹片，置于100～105℃干燥箱中干燥至恒重，加入粉碎机中粉碎，过100目筛，将过筛后的竹粉平铺在方盘中，并置于炭化窑中，以10℃/min速率程序升温至100～105℃，保持温度30～40min，继续升温至200～210℃，保持温度3～4h，自然冷却至室温，取出竹粉，得炭化竹粉，备用；
（2）按摩尔比2:1:3，称取烯丙基聚氧乙稀聚氧丙稀环氧基醚、硅烷偶联剂KH-550和去离子水，加入反应釜中，在80～85℃恒温水浴下，以300～400r/min搅拌3～4h，静置冷却至室温，加入混合液体积20%的丙酮，转入离心机中离心分离，取上层溶液减压蒸馏，得大分子偶联剂；
（3）量取40～80mL去离子水，用冰醋酸调节pH值为5.0～6.0，在100～200r/min搅拌速度下，加入2～4g上述大分子偶联剂，持续搅拌3～4h，得大分子偶联剂水解液，再量取10～20mL固含量为40%乙酸乙烯共聚乳液，加入30～60mL去离子水中，以300～400r/min搅拌15～20min后，加入大分子偶联剂水解液，用冰醋酸调节pH值为5.0～6.0，以300～400r/min搅拌30～40min，得浸润剂；
（4）称取10～12g玻璃纤维，浸泡在上述浸润剂中10～15s，取出玻璃纤维，并置于60～70℃干燥箱中干燥2～3h，冷却至室温，将其与40～50g步骤（1）备用的炭化竹粉，100～120g聚氯乙烯树脂，加入高速多功能粉碎机中混合均匀，将混合物料装入转矩流变仪中，在170～180℃下熔融共混，挤出造粒，得高强度木塑复合材料。
本发明制得的木塑复合材料拉伸强度为22.5～26.9MPa，弯曲强度为35.6～37.8MPa，冲击强度为5.5～6.5kJ·m-2，静曲强度为23.6～28.6MPa，弯曲弹性模量1850～1920MPa，吸水厚度膨胀率0.5～0.6%。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制备步骤简单，所得材料强度高；
（2）充分利用炭化竹粉、浸润剂浸泡后玻璃纤维和树脂制备木塑复合材料，针对性强，有效提高了抗冲击能力，无空隙和裂纹产生。
具体实施方式
首先称取300～500g竹片，置于100～105℃干燥箱中干燥至恒重，加入粉碎机中粉碎，过100目筛，将过筛后的竹粉平铺在方盘中，并置于炭化窑中，以10℃/min速率程序升温至100～105℃，保持温度30～40min，继续升温至200～210℃，保持温度3～4h，自然冷却至室温，取出竹粉，得炭化竹粉，备用；然后按摩尔比2:1:3，称取烯丙基聚氧乙稀聚氧丙稀环氧基醚、硅烷偶联剂KH-550和去离子水，加入反应釜中，在80～85℃恒温水浴下，以300～400r/min搅拌3～4h，静置冷却至室温，加入混合液体积20%的丙酮，转入离心机中离心分离，取上层溶液减压蒸馏，得大分子偶联剂；量取40～80mL去离子水，用冰醋酸调节pH值为5.0～6.0，在100～200r/min搅拌速度下，加入2～4g上述大分子偶联剂，持续搅拌3～4h，得大分子偶联剂水解液，再量取10～20mL固含量为40%乙酸乙烯共聚乳液，加入30～60mL去离子水中，以300～400r/min搅拌15～20min后，加入大分子偶联剂水解液，用冰醋酸调节pH值为5.0～6.0，以300～400r/min搅拌30～40min，得浸润剂；最后称取10～12g玻璃纤维，浸泡在上述浸润剂中10～15s，取出玻璃纤维，并置于60～70℃干燥箱中干燥2～3h，冷却至室温，将其与40～50g备用的炭化竹粉，100～120g聚氯乙烯树脂，加入高速多功能粉碎机中混合均匀，将混合物料装入转矩流变仪中，在170～180℃下熔融共混，挤出造粒，得高强度木塑复合材料。
实例1
首先称取300g竹片，置于100℃干燥箱中干燥至恒重，加入粉碎机中粉碎，过100目筛，将过筛后的竹粉平铺在方盘中，并置于炭化窑中，以10℃/min速率程序升温至100℃，保持温度30min，继续升温至200℃，保持温度3h，自然冷却至室温，取出竹粉，得炭化竹粉，备用；然后按摩尔比2:1:3，称取烯丙基聚氧乙稀聚氧丙稀环氧基醚、硅烷偶联剂KH-550和去离子水，加入反应釜中，在80℃恒温水浴下，以300r/min搅拌3h，静置冷却至室温，加入混合液体积20%的丙酮，转入离心机中离心分离，取上层溶液减压蒸馏，得大分子偶联剂；量取40mL去离子水，用冰醋酸调节pH值为5.0，在100r/min搅拌速度下，加入2g上述大分子偶联剂，持续搅拌3h，得大分子偶联剂水解液，再量取10mL固含量为40%乙酸乙烯共聚乳液，加入30mL去离子水中，以300r/min搅拌15min后，加入大分子偶联剂水解液，用冰醋酸调节pH值为5.0，以300r/min搅拌30min，得浸润剂；最后称取10g玻璃纤维，浸泡在上述浸润剂中10s，取出玻璃纤维，并置于60℃干燥箱中干燥2h，冷却至室温，将其与40g备用的炭化竹粉，100g聚氯乙烯树脂，加入高速多功能粉碎机中混合均匀，将混合物料装入转矩流变仪中，在170℃下熔融共混，挤出造粒，得高强度木塑复合材料。
本发明制备步骤简单，所得材料强度高；充分利用炭化竹粉、浸润剂浸泡后玻璃纤维和树脂制备木塑复合材料，针对性强，有效提高了抗冲击能力，无空隙和裂纹产生；制得的木塑复合材料拉伸强度为22.5MPa，弯曲强度为35.6MPa，冲击强度为5.5kJ·m-2，静曲强度为23.6MPa，弯曲弹性模量1850MPa，吸水厚度膨胀率0.5%。
实例2
首先称取400g竹片，置于103℃干燥箱中干燥至恒重，加入粉碎机中粉碎，过100目筛，将过筛后的竹粉平铺在方盘中，并置于炭化窑中，以10℃/min速率程序升温至103℃，保持温度35min，继续升温至205℃，保持温度4h，自然冷却至室温，取出竹粉，得炭化竹粉，备用；然后按摩尔比2:1:3，称取烯丙基聚氧乙稀聚氧丙稀环氧基醚、硅烷偶联剂KH-550和去离子水，加入反应釜中，在83℃恒温水浴下，以350r/min搅拌4h，静置冷却至室温，加入混合液体积20%的丙酮，转入离心机中离心分离，取上层溶液减压蒸馏，得大分子偶联剂；量取60mL去离子水，用冰醋酸调节pH值为5.5，在150r/min搅拌速度下，加入3g上述大分子偶联剂，持续搅拌4h，得大分子偶联剂水解液，再量取15mL固含量为40%乙酸乙烯共聚乳液，加入45mL去离子水中，以350r/min搅拌18min后，加入大分子偶联剂水解液，用冰醋酸调节pH值为5.5，以350r/min搅拌35min，得浸润剂；最后称取11g玻璃纤维，浸泡在上述浸润剂中13s，取出玻璃纤维，并置于65℃干燥箱中干燥3h，冷却至室温，将其与45g备用的炭化竹粉，110g聚氯乙烯树脂，加入高速多功能粉碎机中混合均匀，将混合物料装入转矩流变仪中，在175℃下熔融共混，挤出造粒，得高强度木塑复合材料。
本发明制备步骤简单，所得材料强度高；充分利用炭化竹粉、浸润剂浸泡后玻璃纤维和树脂制备木塑复合材料，针对性强，有效提高了抗冲击能力，无空隙和裂纹产生；制得的木塑复合材料拉伸强度为24.7MPa，弯曲强度为36.2MPa，冲击强度为6.0kJ·m-2，静曲强度为26.1MPa，弯曲弹性模量1885MPa，吸水厚度膨胀率0.5%。
实例3
首先称取500g竹片，置于105℃干燥箱中干燥至恒重，加入粉碎机中粉碎，过100目筛，将过筛后的竹粉平铺在方盘中，并置于炭化窑中，以10℃/min速率程序升温至105℃，保持温度40min，继续升温至210℃，保持温度4h，自然冷却至室温，取出竹粉，得炭化竹粉，备用；然后按摩尔比2:1:3，称取烯丙基聚氧乙稀聚氧丙稀环氧基醚、硅烷偶联剂KH-550和去离子水，加入反应釜中，在85℃恒温水浴下，以400r/min搅拌4h，静置冷却至室温，加入混合液体积20%的丙酮，转入离心机中离心分离，取上层溶液减压蒸馏，得大分子偶联剂；量取80mL去离子水，用冰醋酸调节pH值为6.0，在200r/min搅拌速度下，加入4g上述大分子偶联剂，持续搅拌4h，得大分子偶联剂水解液，再量取20mL固含量为40%乙酸乙烯共聚乳液，加入60mL去离子水中，以400r/min搅拌20min后，加入大分子偶联剂水解液，用冰醋酸调节pH值为6.0，以400r/min搅拌40min，得浸润剂；最后称取12g玻璃纤维，浸泡在上述浸润剂中15s，取出玻璃纤维，并置于70℃干燥箱中干燥3h，冷却至室温，将其与50g备用的炭化竹粉，120g聚氯乙烯树脂，加入高速多功能粉碎机中混合均匀，将混合物料装入转矩流变仪中，在180℃下熔融共混，挤出造粒，得高强度木塑复合材料。
本发明制备步骤简单，所得材料强度高；充分利用炭化竹粉、浸润剂浸泡后玻璃纤维和树脂制备木塑复合材料，针对性强，有效提高了抗冲击能力，无空隙和裂纹产生；制得的木塑复合材料拉伸强度为26.9MPa，弯曲强度为37.8MPa，冲击强度为6.5kJ·m-2，静曲强度为28.6MPa，弯曲弹性模量1920MPa，吸水厚度膨胀率0.6%。