本发明属于材料制备领域，尤其涉及一种热处理木塑复合材料的制备方法。
背景技术：
随着全球经济的飞快发展，人们对森林资源的需求量不断增加，但随之而来的环境问题、森林资源枯竭问题，已经成为制约经济发展的瓶颈，因此我们必须加速构建资源节约、环境友好的生产方式和消费模式，进一步落实好可持续发展战略。众所周知，由于废木材和农作物秸杆之前主要是采用焚烧处理，则产生的二氧化碳对地球具有温室效应，所以木材加工企业正在努力寻找将其转化为具有高附加值新产品的方法。与此同时，塑料的回收再利用也是塑料工业技术的重点开发方向，塑料是否能回收再利用已经成为众多塑料加工业选择材料的重要依据之一。
木塑复合材料(Wood-Plastic Composites，WPC)是将热塑性聚合物(主要为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和聚丙烯以及它们的回收再生料等)与木纤维或植物纤维按一定的比例，利用高分子界面化学原理与塑胶填充改性的特点，通过特殊工艺处理后进行加工成型的一种新型复合材料。
技术实现要素：
本发明旨在提供一种热处理木塑复合材料的制备方法。
本发明的技术方案为：
一种热处理木塑复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将热处理的木粉置于电热恒温干燥箱中干燥8h，同时将高密度聚乙烯HDPE、偶联剂MAPE在80℃下干燥8h；
（2）在65℃下于高速混合机中混合20min；
（3）将混合料直接加入密炼机中进行高温密炼，密炼机的温度控制在170℃，密炼时间为15min；
（4）将密炼后的混合料用强力塑胶粉碎机粉碎成粒料，然后放入烘箱中进行干燥，最后投料于塑料注射成型机中注塑成型，完成制备。
本发明所述的热处理木塑复合材料的制备方法，所述木粉热处理的温度为180-220℃。
本发明所述的热处理木塑复合材料的制备方法，所述恒温干燥箱的温度为100-103℃。
本发明所述的热处理木塑复合材料的制备方法，所述密炼机的转速设定为40-50rpm。
本发明所述的热处理木塑复合材料的制备方法，所述注塑成型的温度为160-175℃。
本发明所述的热处理木塑复合材料的制备方法，所述木粉为人工林马尾松木粉或杉木木粉。
本发明的技术效果在于：
本发明所述的热处理木塑复合材料的制备方法，采用高温热处理方法对人工林马尾松与杉木木粉进行改性，并与HDPE 复合制备木塑复合材料，通过本发明所述的制备方法所制备的复合材料的耐腐性能、防霉性能、力学性能及吸水性能均得到改善，且本发明所述制备方法工艺简单，适于推广应用。
具体实施方式
实施例1
一种热处理木塑复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将热处理的木粉置于电热恒温干燥箱中干燥8h，同时将高密度聚乙烯HDPE、偶联剂MAPE在80℃下干燥8h；
（2）在65℃下于高速混合机中混合20min；
（3）将混合料直接加入密炼机中进行高温密炼，密炼机的温度控制在170℃，密炼时间为15min；
（4）将密炼后的混合料用强力塑胶粉碎机粉碎成粒料，然后放入烘箱中进行干燥，最后投料于塑料注射成型机中注塑成型，完成制备。
本发明所述的热处理木塑复合材料的制备方法，所述木粉热处理的温度为180℃。
本发明所述的热处理木塑复合材料的制备方法，所述恒温干燥箱的温度为100℃。
本发明所述的热处理木塑复合材料的制备方法，所述密炼机的转速设定为40rpm。
本发明所述的热处理木塑复合材料的制备方法，所述注塑成型的温度为160℃。
本发明所述的热处理木塑复合材料的制备方法，所述木粉为人工林马尾松木粉或杉木木粉。两树种木粉在温度为180、200和220℃分别热处理1、2和3h后，其质量损失率均有不同程度的增加，但200℃以下热处理时，除马尾松木粉在180℃热处理3h 后的质量损失率为1.91%，有较大变化外，其余的随时间的变化基本不大，前者在0.76%-1.38%之间，后者在0.84%-1.15%之间。当温度为220℃时，随时间的延长，两种木粉的质量损失率均有所增大，该温度下热处理3h后其质量损失率分别为2.18%和1.96%。总体而言，相同的处理条件下，马尾松木粉的质量损失率略高于杉木木粉的，这可能是因为马尾松木粉中含有较多的内含物如松脂等，这些内含物在高温热处理过程中有部分溢出所致。
高温热处理会使木材中的发色基团、助色基团发生较为复杂的化学变化，使得吸收光谱发生了变化，进而表现为明显的材色变化。在180 ℃下经不同时间热处理后，两种木粉的材色与未处理木粉没有明显的差别，当处理温度在200 ℃以上时随时间的延长，马尾松木粉的材色逐渐加深，而杉木木粉的材色变化程度没有马尾松木粉的大，当温度为220 ℃时随着处理时间的延长，杉木木粉的材色加深则比较明显。在相同的处理条件下，杉木木粉的这两个吸收峰减弱的程度比马尾松木粉的小。
随着浸水时间的增加，各复合材料的吸水率慢慢增加。在浸水24h 后各复合材料的吸水率都很小，而后随着浸水时间的延长，各复合材料的吸水率慢慢地区分出来，在浸渍70天后，热处理马尾松木粉/HDPE 复合材料的吸水率慢慢地趋于一个平衡值，而未处理对照试样在浸水80天后才趋于稳定。与未处理对照试样比，木粉分别经180℃热处理1h与2h后填充的复合材料其吸水率的变化不明显；当处理温度在200℃以上时，随时间的延长，复合材料的吸水率逐渐降低。从材料平衡时的吸水率来看，220 ℃热处理3 h 后的木粉填充的复合材料其吸水率最小，与未处理对照试样比下降了37.18%，而220 ℃热处理2 h 与200 ℃热处理3 h 后的木粉填充的复合材料其吸水率则分别下降了27.29%和23.29%。木塑复合材料的吸水率主要是由木质组分(木粉)进行吸水，塑料几乎是不吸水的，木粉中纤维素的非结晶区和非纤维素上的羟基较多，对WPC 的吸水性起主要的作用。随着处理温度的升高、时间的延长，木粉中半纤维素发生热降解，分解为糠醛和某些糖类的裂解产物，使得羟基数目减少，加上在高温作用下木粉中的部分内含物被排出来，阻止了木质组分的吸水，从而使热处理后的木粉填充的复合材料的耐水性明显提高了。
复合材料的吸水厚度膨胀率随浸水时间的变化与吸水率的相似，随浸水时间的延长，材料的吸水厚度膨胀率逐渐增大，但在相同的浸渍时间内，未处理对照样的吸水厚度膨胀率总体上最大。当浸水时间足够长时，各复合材料的吸水厚度膨胀率慢慢地趋于一个稳定值。从材料平衡时的吸水厚度膨胀率来看，180、200℃分别热处理3h后的木粉填充的复合材料其吸水厚度膨胀率的变化相近，与未处理对照试样比降低了约21.21%；220℃热处理2h后的木粉填充的复合材料其吸水厚度膨胀率则降低了25.57%，该温度下热处理3h后的木粉填充的复合材料其吸水厚度膨胀率最小，与未处理对照试样比下降了30.68%，可见木粉热处理后可一定程度地改善WPC的吸水厚度膨胀率，提高木塑复合材料的尺寸稳定性。
实施例2
一种热处理木塑复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将热处理的木粉置于电热恒温干燥箱中干燥8h，同时将高密度聚乙烯HDPE、偶联剂MAPE在80℃下干燥8h；
（2）在65℃下于高速混合机中混合20min；
（3）将混合料直接加入密炼机中进行高温密炼，密炼机的温度控制在170℃，密炼时间为15min；
（4）将密炼后的混合料用强力塑胶粉碎机粉碎成粒料，然后放入烘箱中进行干燥，最后投料于塑料注射成型机中注塑成型，完成制备。
本发明所述的热处理木塑复合材料的制备方法，所述木粉热处理的温度为220℃。
本发明所述的热处理木塑复合材料的制备方法，所述恒温干燥箱的温度为103℃。
本发明所述的热处理木塑复合材料的制备方法，所述密炼机的转速设定为40-50rpm。
本发明所述的热处理木塑复合材料的制备方法，所述注塑成型的温度为175℃。
本发明所述的热处理木塑复合材料的制备方法，所述木粉为人工林马尾松木粉或杉木木粉。
当木粉在220 ℃热处理时，随处理时间的延长，复合材料的吸水率逐渐下降，该温度下热处理3 h 的木粉填充的复合材料其吸水率变化最明显，与未处理对照样比下降了33.55%。这是因为在高温作用下木粉的化学成分发生了变化，部分羟基与羟基之间相互结合形成氢键，或者发生链的断裂，降低了木粉的吸水作用，从而提高木塑复合材料的尺寸稳定性。而在相同的处理条件下，杉木木粉/HDPE 复合材料的吸水率小于马尾松木粉/HDPE 复合材料的吸水率。
热处理杉木木粉与未处理木粉填充的复合材料，其吸水厚度膨胀率均随浸水时间的延长，呈先逐渐增加而后趋于稳定的趋势，在50 天左右基本平衡了。但200 ℃热处理1 h 与2 h 后的木粉填充的复合材料其吸水厚度膨胀率与未处理对照试样比有较明显的增加，分别增加了12.28%和14.13%，其原因还有待进一步的分析；220 ℃热处理3 h 后的木粉填充的复合材料其吸水厚度膨胀率最小，较未处理对照样降低了30.97%，其他条件热处理木粉填充的复合材料的吸水厚度膨胀率的变化与未处理对照样相近。
不同条件热处理后的杉木木粉对复合材料拉伸强度的影响与马尾松木粉的略有不同。热处理温度为180、200 ℃时，随处理时间的延长，木粉填充的复合材料其拉伸强度与未处理对照样比变化不明显，变化幅度在0.20%-2.37%之间；而220 ℃时，随处理时间的延长，填充的复合材料其拉伸强度明显降低，热处理1、2 和3 h 后的木粉填充的复合材料其拉伸强度分别降低了1.12%、8.76%和12.85%。这可能是因为杉木木粉在高温作用下发生热降解，产生链间的断裂，使得木粉与塑料基体之间的结合程度减弱，进而影响其拉伸性能。
经不同条件热处理后的两种木粉填充的复合材料其弯曲强度变化规律与该材料的拉伸强度相似。当处理时间为1 h 时，随着温度的升高，热处理后的木粉填充的复合材料的弯曲强度逐渐下降，较未处理对照试样分别下降了0.65%、3.73%和4.10%，而其他条件热处理后的木粉填充的复合材料的弯曲强度与未处理对照试样比无明显的变化。这可能是因为在200℃以上的温度作用下马尾松木粉中含有的松脂被挥发出来，降低了木粉的刚性，减弱了木粉对塑料的增强作用，使得复合材料的弯曲强度有所降低。
杉木木粉经不同条件热处理后使复合材料的冲击强度有不同程度的降低，总体而言，随热处理温度升高、时间延长，降低幅度明显。在180 ℃热处理时，热处理1 h 后的木粉填充的复合材料其冲击强度与未处理对照试样比增加了3.41%，但2 h 以上的热处理使复合材料的冲击强度有不同程度的降低，降幅在1.28%-3.27%之间。
热处理马尾松木粉/HDPE复合材料的拉伸强度、冲击强度和弯曲性能随木粉热处理条件的变化均未发生明显的变化；对热处理杉木木粉/HDPE复合材料而言，当木粉在200℃以下经不同时间处理后其力学性能的变化也不大，但在220℃热处理时，随时间的延长，复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度均明显降低，尤其是该温度下热处理3h后的木粉填充的复合材料降低最多，分别降低了12.85%、8.31%和34.85%。