本发明属于装饰材料加工技术领域，具体涉及一种户外用木塑复合材料的制备方法。
背景技术：
木塑，即木塑复合材料，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35%-70%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、注塑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。但是植物纤维与聚合物的热力学不相容，通常，需要加入接枝聚合物作为增容剂或对植物纤维表面进行化学改性才能获得综合性能良好的木塑复合材料。然而，增容剂的接枝率限制了木塑复合材料综合性能的进一步提高，另外植物纤维表面化学改性使用大量有机溶剂，不符合绿色可持续发展要求。
如申请号为200810218375.x公开了一种木塑复合材料组合物和木塑复合材料及其制备方法，所述木塑复合材料组合物，包括：木粉、树脂、相容剂、增强剂和偶联剂，所述相容剂为橡胶与马来酸酐的共聚物，增强剂为碱式硫酸镁晶须和/或玻璃纤维。本发明还公开了一种木塑复合材料及其制备方法，包括将上述木塑复合材料组合物挤出，得到挤出产物，再将所述挤出产物成型得到该木塑复合材料。本发明公开的木塑复合材料的力学性能高，韧性好，所添加的相容剂虽然改善了木粉与树脂之间的相容性能，但是其中所使用的马来酸酐，该品粉尘和蒸气具有刺激性，吸入后可引起咽炎、喉炎和支气管炎，可伴有腹痛，眼和皮肤直接接触有明显刺激作用，并引起灼伤，慢性影响：慢性结膜炎，鼻粘膜溃疡和炎症，有致敏性，可引起皮疹和哮喘。
对于户外使用的木塑复合材料，由于长期暴露受到雨水、太阳光等的侵害，极易发生开裂、褪色等老化现象，目前，国内外提高木塑复合材料抗老化性能的方法主要是在整个木塑复合材料体系内添加紫外光吸收剂、紫外光屏蔽剂等来实现，但是在使用的过程中由于紫外光吸收剂、紫外光屏蔽剂等填料在整个体系内分散，需要较大的添加量，生产成本高，而且直接将其添加到整个体系内，分散性差，与植物纤维以及聚合物的相容性差，从而影响整个复合材料的抗老化效果和材料的综合性能。如申请号为201310394657.6公开了一种耐磨、防水、抗老化型木塑复合材料及其成型工艺，包括以下步骤：(1)将粒径为40-80目的木粉纤维，进行烘干得至含水率≤1.5％；(2)将110份重量份的木粉纤维与配方量的废旧聚乙烯塑料混合，再加入相溶剂、润滑剂、抗紫外线剂、着色剂、抗氧剂和硬脂酸相混合，最后加入碳酸钙进行高速混合至100℃；(3)将上述混合均匀的物料加入到平行双螺杆造粒机中，在160-190℃进行混炼塑化后进行挤出处理；(4)将挤出的块料风冷后，粉碎至粒径为5-10mm的颗粒，即得木塑复合材料颗粒；(5)将上述木塑复合材料颗粒进行挤出成型，即得木塑复合材料制品。该发明制得的木塑复合材料虽然具有抗老化的性能，但是其将抗紫外线剂与木粉纤维、废旧聚乙烯等进行高温混合，然后进行造粒挤出，存在着抗紫外线剂与木粉纤维和聚乙烯相容性差的现象，不适宜进行推广应用。因此，亟需研究开发一种原料安全环保、综合性能极佳的适用于户外的木塑复合材料。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种户外用木塑复合材料的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种户外用木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）生物质粉末的制备：
a.先将生物质原料投入秸秆粉碎机内进行粉碎处理，然后将粉碎后得到的粉碎生物质原料和多菌灵按照重量比为80~90:1~2混匀后投入挤压膨化机内进行挤压膨化处理，挤压膨化处理20~30min后，取出挤压膨化产物备用；
b.将操作a中所得的挤压膨化产物投入粉碎机内进行粉碎处理，粉碎处理后过200~240目筛得粉碎产物备用；
c.将操作b中所得的粉碎产物投入磁化弧光等离子体种子处理机内进行磁化弧光处理，处理后取出即可；
（2）改性填料的制备：
a.将纳米二氧化钛投入珠磨机内进行研磨，以1000~3000rpm的转速研磨处理8~10min后，取出研磨后的纳米二氧化钛备用；
b.将氟化铵和氯化铵分别配制成溶液后倒入电解槽内，然后滴加氨水调节溶液中ph为8.2~8.4后，将操作a中研磨后的纳米二氧化钛投入电解槽内，接通电源进行电化学处理，处理25~29min后，抽滤烘干得粉末a备用；
c.将操作b中所得的粉末a放入到电子束辐照装置内进行电子束辐照处理，辐照处理7~9次即可；
（3）复合材料的制备：
a.称取相应重量份的步骤（1）所得的生物质粉末50~60份、步骤（2）所得的改性填料8~9份、聚乙烯20~26份、邻苯二甲酸二辛酯0.8~0.9份、碳酸钙1~1.6份、甘油酯2~3份混匀后置于双螺杆挤出机中挤出造粒；
b.将操作a中所得的粒料放入到电子束辐照装置内进行电子束辐照处理，辐照处理6~8min后，取出辐照后的粒料备用；
c.将操作b中电子束辐照处理后的粒料投入注塑机内注塑成型即可。
进一步的，所述步骤（1）操作a中生物质原料至少棉花秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、油菜秸秆、杨木屑、榆木屑中的一种。
进一步的，所述步骤（1）操作a中挤压膨化处理的参数为：工作压力控制为6~8mpa，螺杆的转速控制为300~400rpm，膨化腔内空气相对湿度控制为10~15%，温度控制为160~170℃。
进一步的，所述步骤（1）操作c中磁化弧光等离子体处理的参数为：电流为1~5a。
进一步的，所述步骤（2）操作b中电化学处理的条件为：加载电压控制为170~190v，电流为4~5a，温度为60~70℃。
进一步的，所述步骤（2）操作c中电子束辐照处理时，每次辐照的剂量为8~10kgy。
进一步的，所述步骤（3）操作a中双螺杆挤出机的工艺参数为：挤出六段温度分别为155~165℃、155~165℃、160~170℃、170~180℃、175~185℃、175~185℃，主机转速为20~30rpm。
进一步的，所述步骤（3）操作b中电子束辐照处理的参数为：辐照剂量为40~50kgy。
进一步的，所述步骤（3）操作c中注塑的参数为：注塑温度为210~230℃，压力为110~120mpa，注塑速率为30~40mm/s。
本发明针对户外用木塑材料的使用性能，提供了一种户外用木塑复合材料的制备方法，首先是生物质粉末的制备，先将其进行初步粉碎后与多菌灵进行混匀后投入挤压膨化腔内，在膨化腔内，多菌灵与粉碎后的生物质原料充分接触，由于螺旋与物料、物料与机筒以及物料内部的机械摩擦作用，物料被强烈地挤压、搅拌、剪切，纤维发生部分降解、细化，致病菌被杀死，有毒成份失活，细化纤维，提高其与聚合物之间的相容性，然后将挤压膨化产物进一步的粉碎后进行磁化弧光等离子体处理，磁化弧光等离子体涉及到电磁场、紫外光、臭氧、活性自由基等因素共同作用于生物质原料粉末，进一步加强其与改性填料以及聚合物基体之间的相容性。本申请为了进一步改善复合材料的使用性能，特别添加了一种改性填料，首先将纳米二氧化钛投入珠磨机内进行研磨，在球磨的过程中，产生机械能，纳米二氧化钛吸收能量，得到细化，随着粒径的减小，光线能透过纳米二氧化钛的粒子面，对长波区紫外线的反射、散射性不明显，而对中波区紫外线的吸收性明显增强其耐紫外线的性能增强，此时将置于电解槽内，在电离作用下氨水溶于水中部分形成氨根阳离子和氢氧根阴离子，破坏氟化铵以及氯化铵共价键之间的平衡，在氟化铵和氯化铵溶液中，钛基底阳极化，制备出n和f共掺杂的纳米二氧化钛，掺杂纳米二氧化钛形成的氧空位、ti3+氧化中心等缺陷结构，提供了用于光催化反应的活性位点，进一步加强纳米二氧化钛的耐紫外氧化能力，并加强改性填料与聚合物和生物质纤维之间的相容性，促进复合材料的形成，最后对其进行电子束辐照处理，当改性填料受到高能电子束辐射时，入射电子束辐射能量损失，释放给所撞击的分子中的原子，原子被激发，在分子链骨架上形成一定量的活性自由基，进一步改善改性填料与其他组分之间的相容性。在复合材料的制备中，进一步利用电子束辐照提高改性填料、基体聚乙烯以及生物质纤维之间的相容性，最终形成性能稳定的复合填料。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明提供了一种户外用木塑复合材料的制备方法，有效的克服了现今户外用木塑复合材料存在的缺陷，提高了木塑复合材料的力学性能以及抗老化性，且性能稳定，具有很好的市场推广应用价值。
具体实施方式
实施例一：
一种户外用木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）生物质粉末的制备：
a.先将生物质原料投入秸秆粉碎机内进行粉碎处理，然后将粉碎后得到的粉碎生物质原料和多菌灵按照重量比为80:1混匀后投入挤压膨化机内进行挤压膨化处理，挤压膨化处理20min后，取出挤压膨化产物备用；
b.将操作a中所得的挤压膨化产物投入粉碎机内进行粉碎处理，粉碎处理后过200目筛得粉碎产物备用；
c.将操作b中所得的粉碎产物投入磁化弧光等离子体种子处理机内进行磁化弧光处理，处理后取出即可；
（2）改性填料的制备：
a.将纳米二氧化钛投入珠磨机内进行研磨，以1000rpm的转速研磨处理8min后，取出研磨后的纳米二氧化钛备用；
b.将氟化铵和氯化铵分别配制成溶液后倒入电解槽内，然后滴加氨水调节溶液中ph为8.2后，将操作a中研磨后的纳米二氧化钛投入电解槽内，接通电源进行电化学处理，处理25min后，抽滤烘干得粉末a备用；
c.将操作b中所得的粉末a放入到电子束辐照装置内进行电子束辐照处理，辐照处理7次即可；
（3）复合材料的制备：
a.称取相应重量份的步骤（1）所得的生物质粉末50份、步骤（2）所得的改性填料8份、聚乙烯20份、邻苯二甲酸二辛酯0.8份、碳酸钙1份、甘油酯2份混匀后置于双螺杆挤出机中挤出造粒；
b.将操作a中所得的粒料放入到电子束辐照装置内进行电子束辐照处理，辐照处理6min后，取出辐照后的粒料备用；
c.将操作b中电子束辐照处理后的粒料投入注塑机内注塑成型即可。
进一步的，所述步骤（1）操作a中生物质原料至少棉花秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、油菜秸秆、杨木屑、榆木屑中的一种。
进一步的，所述步骤（1）操作a中挤压膨化处理的参数为：工作压力控制为6mpa，螺杆的转速控制为300rpm，膨化腔内空气相对湿度控制为10%，温度控制为160℃。
进一步的，所述步骤（1）操作c中磁化弧光等离子体处理的参数为：电流为1a。
进一步的，所述步骤（2）操作b中电化学处理的条件为：加载电压控制为170v，电流为4a，温度为60℃。
进一步的，所述步骤（2）操作c中电子束辐照处理时，每次辐照的剂量为8kgy。
进一步的，所述步骤（3）操作a中双螺杆挤出机的工艺参数为：挤出六段温度分别为155℃、155℃、160℃、170℃、175℃、175℃，主机转速为20rpm。
进一步的，所述步骤（3）操作b中电子束辐照处理的参数为：辐照剂量为40kgy。
进一步的，所述步骤（3）操作c中注塑的参数为：注塑温度为210℃，压力为110mpa，注塑速率为30mm/s。
实施例二：
一种户外用木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）生物质粉末的制备：
a.先将生物质原料投入秸秆粉碎机内进行粉碎处理，然后将粉碎后得到的粉碎生物质原料和多菌灵按照重量比为85:1.5混匀后投入挤压膨化机内进行挤压膨化处理，挤压膨化处理25min后，取出挤压膨化产物备用；
b.将操作a中所得的挤压膨化产物投入粉碎机内进行粉碎处理，粉碎处理后过220目筛得粉碎产物备用；
c.将操作b中所得的粉碎产物投入磁化弧光等离子体种子处理机内进行磁化弧光处理，处理后取出即可；
（2）改性填料的制备：
a.将纳米二氧化钛投入珠磨机内进行研磨，以2000rpm的转速研磨处理9min后，取出研磨后的纳米二氧化钛备用；
b.将氟化铵和氯化铵分别配制成溶液后倒入电解槽内，然后滴加氨水调节溶液中ph为8.3后，将操作a中研磨后的纳米二氧化钛投入电解槽内，接通电源进行电化学处理，处理27min后，抽滤烘干得粉末a备用；
c.将操作b中所得的粉末a放入到电子束辐照装置内进行电子束辐照处理，辐照处理8次即可；
（3）复合材料的制备：
a.称取相应重量份的步骤（1）所得的生物质粉末55份、步骤（2）所得的改性填料8.5份、聚乙烯23份、邻苯二甲酸二辛酯0.85份、碳酸钙1.3份、甘油酯2.5份混匀后置于双螺杆挤出机中挤出造粒；
b.将操作a中所得的粒料放入到电子束辐照装置内进行电子束辐照处理，辐照处理7min后，取出辐照后的粒料备用；
c.将操作b中电子束辐照处理后的粒料投入注塑机内注塑成型即可。
进一步的，所述步骤（1）操作a中生物质原料至少棉花秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、油菜秸秆、杨木屑、榆木屑中的一种。
进一步的，所述步骤（1）操作a中挤压膨化处理的参数为：工作压力控制为7mpa，螺杆的转速控制为350rpm，膨化腔内空气相对湿度控制为12.5%，温度控制为165℃。
进一步的，所述步骤（1）操作c中磁化弧光等离子体处理的参数为：电流为3a。
进一步的，所述步骤（2）操作b中电化学处理的条件为：加载电压控制为180v，电流为4.5a，温度为65℃。
进一步的，所述步骤（2）操作c中电子束辐照处理时，每次辐照的剂量为9kgy。
进一步的，所述步骤（3）操作a中双螺杆挤出机的工艺参数为：挤出六段温度分别为160℃、160℃、165℃、175℃、180℃、180℃，主机转速为25rpm。
进一步的，所述步骤（3）操作b中电子束辐照处理的参数为：辐照剂量为45kgy。
进一步的，所述步骤（3）操作c中注塑的参数为：注塑温度为220℃，压力为115mpa，注塑速率为35mm/s。
实施例三：
一种户外用木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）生物质粉末的制备：
a.先将生物质原料投入秸秆粉碎机内进行粉碎处理，然后将粉碎后得到的粉碎生物质原料和多菌灵按照重量比为90:2混匀后投入挤压膨化机内进行挤压膨化处理，挤压膨化处理30min后，取出挤压膨化产物备用；
b.将操作a中所得的挤压膨化产物投入粉碎机内进行粉碎处理，粉碎处理后过240目筛得粉碎产物备用；
c.将操作b中所得的粉碎产物投入磁化弧光等离子体种子处理机内进行磁化弧光处理，处理后取出即可；
（2）改性填料的制备：
a.将纳米二氧化钛投入珠磨机内进行研磨，以3000rpm的转速研磨处理10min后，取出研磨后的纳米二氧化钛备用；
b.将氟化铵和氯化铵分别配制成溶液后倒入电解槽内，然后滴加氨水调节溶液中ph为8.4后，将操作a中研磨后的纳米二氧化钛投入电解槽内，接通电源进行电化学处理，处理29min后，抽滤烘干得粉末a备用；
c.将操作b中所得的粉末a放入到电子束辐照装置内进行电子束辐照处理，辐照处理9次即可；
（3）复合材料的制备：
a.称取相应重量份的步骤（1）所得的生物质粉末60份、步骤（2）所得的改性填料9份、聚乙烯26份、邻苯二甲酸二辛酯0.9份、碳酸钙1.6份、甘油酯3份混匀后置于双螺杆挤出机中挤出造粒；
b.将操作a中所得的粒料放入到电子束辐照装置内进行电子束辐照处理，辐照处理8min后，取出辐照后的粒料备用；
c.将操作b中电子束辐照处理后的粒料投入注塑机内注塑成型即可。
进一步的，所述步骤（1）操作a中生物质原料至少棉花秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、油菜秸秆、杨木屑、榆木屑中的一种。
进一步的，所述步骤（1）操作a中挤压膨化处理的参数为：工作压力控制为8mpa，螺杆的转速控制为400rpm，膨化腔内空气相对湿度控制为15%，温度控制为170℃。
进一步的，所述步骤（1）操作c中磁化弧光等离子体处理的参数为：电流为5a。
进一步的，所述步骤（2）操作b中电化学处理的条件为：加载电压控制为190v，电流为5a，温度为70℃。
进一步的，所述步骤（2）操作c中电子束辐照处理时，每次辐照的剂量为10kgy。
进一步的，所述步骤（3）操作a中双螺杆挤出机的工艺参数为：挤出六段温度分别为165℃、165℃、170℃、180℃、185℃、185℃，主机转速为30rpm。
进一步的，所述步骤（3）操作b中电子束辐照处理的参数为：辐照剂量为50kgy。
进一步的，所述步骤（3）操作c中注塑的参数为：注塑温度为230℃，压力为120mpa，注塑速率为40mm/s。
对比实施例一：
（1）生物质粉末的制备：
a.先将生物质原料投入秸秆粉碎机内进行粉碎处理，然后将粉碎后得到的粉碎生物质原料投入粉碎机内进行粉碎处理，粉碎处理后过220目筛得粉碎产物备用；
b.将操作a中所得的粉碎产物投入磁化弧光等离子体种子处理机内进行磁化弧光处理，处理后取出即可；
其余方法步骤以及所有方法步骤所对应的参数均同实施例二。
对比实施例二：
（1）生物质粉末的制备：
a.先将生物质原料投入秸秆粉碎机内进行粉碎处理，然后将粉碎后得到的粉碎生物质原料和多菌灵按照重量比为85:1.5混匀后投入挤压膨化机内进行挤压膨化处理，挤压膨化处理25min后，取出挤压膨化产物备用；
b.将操作a中所得的挤压膨化产物投入粉碎机内进行粉碎处理，粉碎处理后过220目筛得粉碎产物备用；
其余方法步骤以及所有方法步骤所对应的参数均同实施例二。
对比实施例三：
（1）生物质粉末的制备：
先将生物质原料投入秸秆粉碎机内进行粉碎处理，然后将粉碎后得到的粉碎生物质原料投入粉碎机内进行粉碎处理，粉碎处理后过220目筛即可；
其余方法步骤以及所有方法步骤所对应的参数均同实施例二。
对比实施例四：
（2）改性填料的制备：
a.将纳米二氧化钛投入珠磨机内进行研磨，以2000rpm的转速研磨处理9min后，取出研磨后的纳米二氧化钛备用；
b.将操作a中研磨后的纳米二氧化钛放入到电子束辐照装置内进行电子束辐照处理，辐照处理8次即可。
其余方法步骤以及所有方法步骤所对应的参数均同实施例二。
对比实施例五：
（2）改性填料的制备：
a.将纳米二氧化钛投入珠磨机内进行研磨，以2000rpm的转速研磨处理9min后，取出研磨后的纳米二氧化钛备用；
b.将氟化铵和氯化铵分别配制成溶液后倒入电解槽内，然后滴加氨水调节溶液中ph为8.3后，将操作a中研磨后的纳米二氧化钛投入电解槽内，接通电源进行电化学处理，处理27min后，抽滤烘干即可。
其余方法步骤以及所有方法步骤所对应的参数均同实施例二。
对比实施例六：
（3）复合材料的制备：
a.称取相应重量份的步骤（1）所得的生物质粉末55份、纳米二氧化钛8.5份、聚乙烯23份、邻苯二甲酸二辛酯0.85份、碳酸钙1.3份、甘油酯2.5份混匀后置于双螺杆挤出机中挤出造粒；
b.将操作a中所得的粒料放入到电子束辐照装置内进行电子束辐照处理，辐照处理7min后，取出辐照后的粒料备用；
c.将操作b中电子束辐照处理后的粒料投入注塑机内注塑成型即可。
其余方法步骤以及所有方法步骤所对应的参数均同实施例二。
对比实施例七：
（3）复合材料的制备：
a.称取相应重量份的步骤（1）所得的生物质粉末55份、聚乙烯23份、邻苯二甲酸二辛酯0.85份、碳酸钙1.3份、甘油酯2.5份混匀后置于双螺杆挤出机中挤出造粒；
b.将操作a中所得的粒料放入到电子束辐照装置内进行电子束辐照处理，辐照处理7min后，取出辐照后的粒料备用；
c.将操作b中电子束辐照处理后的粒料投入注塑机内注塑成型即可。
其余方法步骤以及所有方法步骤所对应的参数均同实施例二。
对比实施例八：
（3）复合材料的制备：
a.称取相应重量份的步骤（1）所得的生物质粉末55份、步骤（2）所得的改性填料8.5份、聚乙烯23份、邻苯二甲酸二辛酯0.85份、碳酸钙1.3份、甘油酯2.5份混匀后置于双螺杆挤出机中挤出造粒；
b.将操作a中所得的粒料投入注塑机内注塑成型即可。
其余方法步骤以及所有方法步骤所对应的参数均同实施例二。
对照组：
201310394657.6公开了一种耐磨、防水、抗老化型木塑复合材料及其成型工艺。
为了对比本发明效果，首先按照对照组的方法制备聚乙烯材料，然后将所制得的聚乙烯材料随机分成等量等质的10组，然后分别用实施例二、对比实施例一、对比实施例二、对比实施例三、对比实施例四、对比实施例五、对比实施例六、对比实施例七、对比实施例八以及对照组的方法对应制备复合材料颗粒，再用同一注塑机注塑成型为标准测试样条，在30℃下，采用氙弧灯辐射实施例一~三与对比实施例一~八以及对照组所制得的木塑复合材料，氙弧灯通光量是6000lux，辐射时间为2000h；拉伸强度参照astmd638-03标准进行测试，试件为标准哑铃型试件，长度165mm，两端宽度19mm，中间测试部分宽度为13mm，标距为50mm，弧半径为76mm，拉伸速度设置为5mm/min，每组测试8个试件；弯曲强度参照astmd790-04标准进行测试，试件尺寸为80mm×13mm×4mm，跨距64mm，加压速度2mm/min，每组测试8个试件。具体试验对比数据如下表1所示：
表1
由上表1可以看出，本发明提供了一种户外用木塑复合材料的制备方法，有效的克服了现今户外用木塑复合材料存在的缺陷，提高了木塑复合材料的力学性能以及抗老化性，且性能稳定，具有很好的市场推广应用价值。