一种改性粉煤灰/聚烯烃木塑复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种改性粉煤灰/聚烯烃木塑复合材料的制备方法，属于复合材料领域。
【背景技术】
[0002]木塑复合材料是以植物纤维粉和塑料为主要原料，再加入少量偶联剂和其它添加剂，采用高温挤出(或注塑、压制等)成型法制备的一种外观和性能类似于天然木材的新型复合材料，其产品主要用作天然木材的替代品。木塑复合材料的一个非常重要应用是作为木材的替代品广泛用作户外建材和户外装饰材，如户外地板、栅栏、露台、凉亭、栈桥、水上通道、露天座椅、高速公路隔音墙、海边地板、花箱、园林景观等。这些木塑复合材料的吸水率必须非常低，如果吸水率偏高，就会在户外环境中产生一系列问题:如吸水后耐真菌腐朽性能降低，材料中的木粉易发霉、腐烂，耐冻融稳定性变差，吸水后机械强度显著下降。
[0003]—些研究认为，由于木塑复合材料中的植物纤维被塑料包覆，木塑复合材料的吸水率相当低(如< 1% )，因此，早期称木塑复合材料不吸水、不发霉、不腐烂，结果对如何降低木塑复合材料的吸水率没有引起足够的重视。但是，人们发现:一般的木塑复合材料在户外使用中会有较明显的发霉、腐烂、吸水后强度降低，甚至吸水变形开裂等。这是因为早期报道的木塑复合材料吸水率数据是在吸水时间较短的时间(如24h)下测定的，此时木塑复合材料吸水并没有达到饱和。研究表明，木塑复合材料的吸水速率远低于木材，特别是其吸收的水分向材料内部迀移的速率非常慢，但其饱和吸水率实际上并不低，植物纤维粉含量较高时尤其如此。如果将木塑复合材料薄片表面打磨后长时间地浸入水中，一般木塑复合材料的总吸水率可达10%左右，结果造成木塑复合材料的表面易发霉、腐烂、冻熔破坏，至使强度降低、使用寿命缩短等等。因此，降低现有木塑复合材料的吸水率是一个非常重要的技术问题，应该引起足够的重视。
【发明内容】
[0004]本发明主要解决的技术问题:针对目前木塑复合材料在户外使用中会有较明显的发霉、腐烂、吸水后强度降低，甚至吸水变形开裂的问题，提供了一种改性粉煤灰/聚烯烃木塑复合材料的制备方法，本发明用盐酸浸泡粉煤灰加入双氧水加热过滤，将滤渣煅烧变成熔融状，取沼液过滤，将滤液离心分离后，在上清液中加入粉煤灰和营养物质，离心分离得离心物干燥得改性粉煤灰，取聚烯烃树脂、植物纤维粉末、抗氧剂、改性粉煤灰、硬脂酸丁酯及硬脂酸钾进行混合、挤出、造粒得改性粉煤灰/聚烯烃木塑复合材料，本发明制备出的木塑复合材料具有防霉、防腐性能，添加改性粉煤灰，其作用是降低木塑复合材料吸水率，显著提高木塑复合材料的力学强度。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
(1)取600?900g粉煤灰放入容器内，向其中加入质量分数为30?35%的盐酸溶液浸泡粉煤灰，再向其中加入100?120mL质量分数为30%的双氧水，然后对其加热至50?60°C，以120?150r/min的转速，搅拌20?40min后，趁热减压过滤，将所得的过滤物放入坩祸中，将坩祸移至煅烧炉中，温度设定为1200?1500 °C，保持温度直至固体粉煤灰变成恪融状；
(2)待固体粉煤灰完全变成熔融状时，降温至300?500°C后，将坩祸取出，使用温度为5?10°C的二氧化碳气体对其进行降温，降温至室温，然后将坩祸内处理后的粉煤灰放入超细粉碎机中进行粉碎，过标准筛，得150?200目的粉煤灰；
(3)取沼液过滤，将所得的过滤液放入离心中进行离心分离，转速8000?9000r/min,离心5?8min，取上清液，将上述所得的粉煤灰放入容器中，用沼液离心后的上清液淹没粉煤灰2?4cm，再向其中加入50?60g营养物质；所述营养物质为按质量百份数计，取20?65份的琼脂、5?15份的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、15?20份的蛋白胨和20?45份的葡萄糖，密封容器，温度设定为25?35°C，以150?200r/min的转速，搅拌10?15h，然后将其放入高速离心机中进行离心分离，取离心物在105° C烘箱中干燥，得改性粉煤灰；
(4)按质量百份比计，取聚烯烃树脂40?55份、植物纤维粉末30?35份、抗氧剂2?5份、改性粉煤灰10?18份、硬脂酸丁酯1.2?2份及硬脂酸钾0.8?1份加入高速混合机中预混均匀，然后将预混料放入双螺杆挤出机中，温度设定为180?200°C，进行挤出，得改性粉煤灰/聚烯烃木塑复合材料的物料，然后将所得的物料放入塑料造粒机中进行造粒，得改性粉煤灰/聚烯烃木塑复合材料。
[0006]所述的聚烯烃树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯中任意一种。
[0007]所述的抗氧剂为芳基亚磷酸脂，双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚中的一种或者两种以1:3?1:5比例混合而成。
[0008]所述的植物纤维粉末为农作物秸杆、木肩中的一种或两种以1:5?1:7比例混合，放入粉碎机中进行粉碎，过标准筛，得100?200目植物纤维粉末。
[0009]本发明的应用方法:将本发明制备出的改性粉煤灰/聚烯烃木塑复合材料作为木材的代替品可以应用在户外地板、栅栏、露台等户外建材和户外装饰材料上，测量材料的密度为多0.92g/cm3，极限氧气指数(L0I)为32?36，并取5?7个10cmX2cmX2mm的试样在室温下浸泡24小时，取出用滤纸将其表面擦干测试其吸水率为< 2.6%。
[0010]本发明的有益效果是:
(1)本发明制备出的木塑复合材料具有防霉、防腐性能；
(2)本发明中添加改性粉煤灰，其作用是降低木塑复合材料吸水率，显著提高木塑复合材料的力学强度。
【具体实施方式】
[0011]首先取600?900g粉煤灰放入容器内，向其中加入质量分数为30?35%的盐酸溶液浸泡粉煤灰，再向其中加入100?120mL质量分数为30%的双氧水，然后对其加热至50?60 °C，以120?150r/min的转速，搅拌20?40min后，趁热减压过滤，将所得的过滤物放入坩祸中，将坩祸移至煅烧炉中，温度设定为1200?1500°C，保持温度直至固体粉煤灰变成熔融状；待固体粉煤灰完全变成熔融状时，降温至300?500°C后，将坩祸取出，使用温度为5?10°C的二氧化碳气体对其进行降温，降温至室温，然后将坩祸内处理后的粉煤灰放入超细粉碎机中进行粉碎，过标准筛，得150?200目的粉煤灰；取沼液过滤，将所得的过滤液放入离心中进行离心分离，转速8000?9000 r/min，离心5?8min，取上清液，将上述所得的粉煤灰放入容器中，用沼液离心后的上清液淹没粉煤灰2?4cm，再向其中加入50?60g营养物质；所述营养物质为按质量百份数计，取20?65份的琼脂、5?15份的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、15?20份的蛋白胨和20?45份的葡萄糖，密封容器，温度设定为25?35°C，以150?200r/min的转速，搅拌10?15h，然后将其放入高速离心机中进行离心分离，取离心物在105° C烘箱中干燥，得改性粉煤灰；按质量百份比计，取聚烯烃树脂40?55份、植物纤维粉末30?35份、抗氧剂2?5份、改性粉煤灰10?18份、硬脂酸丁酯1.2?2份及硬脂酸钾0.8?1份加入高速混合机中预混均匀，然后将预混料放入双螺杆挤出机中，温度设定为180?200°C，进行挤出，得改性粉煤灰/聚烯烃木塑复合材料的物料，然后将所得的物料放入塑料造粒机中进行造粒，得改性粉煤灰/聚烯烃木塑复合材料。
[0012]所述的聚烯烃树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯中任意一种。
[0013]所述的抗氧剂为芳基亚磷酸脂，双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚中的一种或者两种以1:3?1:5比例混合而成。
[0014]所述的植物纤维粉末为农作物秸杆、木肩中的一种或两种以1:5?1:7比例混合，放入粉碎机中进行粉碎，过标准筛，得100?200目植物纤维粉末。
[0015]实例1
首先取600g粉煤灰放入容器内，向其中加入质量分数为30%的盐酸溶液浸泡粉煤灰，再向其中加入lOOmL质量分数为30%的双氧水，然后对其加热至50°C，以120r/min的转速，搅拌20min后，趁热减压过滤，将所得的过滤物放入坩祸中，将坩祸移至煅烧炉中，温度设定为1200°C，保持温度直至固体粉煤灰变成熔融状；待固体粉煤灰完全变成熔融状时，降温至300°C后，将坩祸取出，使用温度为5?10°C的二氧化碳气体对其进行降温，降温至室温，然后将坩祸内处理后的粉煤灰放入超细粉碎机中进行粉碎，过标准筛，得150目的粉煤灰；取沼液过滤，将所得的过滤液放入离心中进行离心分离，转速8000r/min，离心5min，取上清液，将上述所得的粉煤灰放入容器中，用沼液离心后的上清液淹没粉煤灰2cm，再向其中加入50g营养物质；所述营养物质为按质量百份数计，取20份的琼脂、15份的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、20份的蛋白胨和45份的葡萄糖，密封容器，温度设定为25°C，以150r/min的转速，搅拌10h，然后将其放入高速离心机中进行离心分离，取离心物干燥，得改性粉煤灰；按质量百份比计，取聚烯烃树脂42份、植物纤维粉末35份、抗氧剂5份、改性粉煤灰15份、硬脂酸丁酯2份及硬脂酸钾1份加入高速混合机中预混均匀，然后将预混料放入双螺杆挤出机中，温度设定为180°C，进行挤出，得改性粉煤灰/聚烯烃木塑复合材