本申请属于复合材料，具体涉及一种高强度木塑复合材料及其制备方法。
背景技术：
1、木塑复合材料（wood-plastic composites，wpc）是近年来兴起的一种新型复合材料。它利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等塑料代替传统的树脂胶粘剂，与超过50%的木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合，形成一种新的木质材料。这种材料经过挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺，可以生产出各种板材或型材。木塑复合材料的主要用途包括建材、家具和物流包装等行业。由于木塑复合材料具有环保、耐用、美观、节能、易于加工等有点，因此具有很大的市场强力，同时近年来，随着环保意识的不断增强，木塑复合材料在经济效益上较木材具有相对优势，因此其应用不断扩大，市场需求不断增长。但是在使用过程中发现木塑复合材料的强度相对较低，不能承受过大的压力和重量，因此需要对木塑复合材料进行改性，提高其力学强度和承重性能，目前常见的改性方法有：（1）加工工艺优化：优化挤出成型和热压成型工艺参数，例如温度、压力、时间等，可以提高木塑复合材料的致密性和均匀性，从而提高其力学性能；（2）添加增强剂：通过添加增强剂如玻璃纤维、碳纤维等，可以提高木塑复合材料的强度、模量和耐热性能；（3）纳米改性：纳米材料具有极高的比表面积和表面活性，可以显著提高木塑复合材料的力学性能和阻燃性能；（4）生物合成：利用生物工程手段合成具有特殊性能的木质素、蛋白质等物质，可以进一步提高木塑复合材料的性能；（5）原材料选择：选择高强度、高模量的植物纤维和塑料是制备高强度木塑复合材料的关键。同时，对原材料进行表面预处理和界面改性也是提高复合材料性能的重要手段。
2、公告号为cn105082303b的中国专利公开了一种高强度木塑复合材料的制备方法，木塑复合材料包括木质、非木质或竹材塑料复合材料，其中木质、非木质或竹材塑料复合材料中木质、非木质或竹材纤维或粉末质量百分比为5~80%，其余为塑料；塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。通过前处理、蒸煮、纤维制备（粉末制备）、果胶酶处理、混合、挤压或平压步骤制备出一种高强度木塑复合材料。该发明将木质原料、非木质原料或竹材制备成纤维状原料或粉末状原料后再利用果胶酶进行处理，可以破坏果胶质与纤维素、半纤维素和木质素之间的化学键，起到活化生物质材料表面的目的，增强界面相融性，但是工艺复杂且果胶酶的存在可能会影响材料的抗冲击韧性。
3、公告号为cn108659318a的中国专利和公告号为cn103665631b的中国专利均公开了一种高强木塑复合材料及其制备方法，其中公告号为cn108659318a的专利通过在木塑复合材料中添加补强剂凹凸棒土和膨润土，以提高木塑复合材料的综合力学性能，进而提高木塑复合材料的强度；公告号为cn103665631b的专利通过在木塑复合材料中添加凹凸棒土、蛭石粉、玻璃纤维等材料增强材料的力学性能，但是这两个专利的所选用的凹凸棒、膨润土、蛭石粉等这些材料，并未进行过改性处理，因此与塑料、木材的界面相融性比较差，可能会影响材料的力学强度。
4、综合所述，高强度木塑复合材料的研究和开发对于推动我国木材工业的可持续发展具有重要的意义，提升木塑复合材料的力学性能，依然是亟待解决的问题，针对目前存在木塑复合材料力性能不好，纳米材料与木塑复合材料的界面交联性能较差，生物处理效果不理想，本申请提出一种高强度木塑复合材料及其制备方法。
技术实现思路
1、针对高强度木塑复合材料的研究和开发对于推动我国木材工业的可持续发展具有重要的意义，提升木塑复合材料的力学性能，依然是亟待解决的问题，目前存在木塑复合材料力性能不好，纳米材料与木塑复合材料的界面交联性能较差，生物处理效果不理想，本申请提出一种高强度木塑复合材料及其制备方法。
2、本申请的技术方案：
3、一方面，本申请提供一种高强度木塑复合材料，包括如下重量的组分：50~70wt%木粉、20~30wt%热塑性塑料、0.2~3wt%促融剂、8~14wt%wt%凹凸棒、1~5wt%润滑剂、0.2~3wt%抗氧化剂，其中，所述木粉为碱法处理木粉，所述凹凸棒为有机改性凹凸棒。
4、在一个具体的可实施方案中，所述碱法处理木粉的制备步骤为：将木粉和氢氧化钠溶液按质量比为1:2浸泡15~30min，随后将木粉从混合物中分离，并淋洗掉木粉中的氢氧化钠。
5、在一个具体的可实施方案中，所述氢氧化钠溶液的质量分数为15~20%。
6、在一个具体的可实施方案中，所述有机改性凹凸棒的制备步骤为：
7、s1.将酸溶液和凹凸棒按质量比为（3~5）:1，随后超声震荡15~30min，再搅拌1~2h，固液分离，并将固体洗涤干燥得到样品1；
8、s2.将样品1和正丁醇混合，随后加入硅烷偶联剂，控制样品1：正丁醇：硅烷偶联剂的质量比为1：（7~10）：（3~5），在40~60℃温度下搅拌2~3h，固液分离，并将固体洗涤干燥得到样品2。
9、在一个具体的可实施方案中，s1所述酸溶液为盐酸、硫酸或者硝酸中的任意一种；所述硅烷偶联剂为kh550、kh560、kh570中的任意一种。
10、在一个具体的可实施方案中，所述热塑性塑料为聚乙烯、聚丙烯、高密度聚乙烯或聚氯乙烯中的任意一种。
11、在一个具体的可实施方案中，所述促融剂为乙二胺四乙酸二酐或马来酸酐中的任意一种。
12、在一个具体的可实施方案中，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸钠或硬脂酸锌中的任意一种。
13、在一个具体的可实施方案中，所述抗氧化剂为季戊四醇四(双-t-丁基羟基氢化肉桂酸)酯或β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇中的任意一种。
14、另一方面，本申请提出一种高强度木塑复合材料的制备方法，具体如下：
15、按质量百分比称取木粉、热塑性塑料、促融剂、凹凸棒、润滑剂、抗氧化剂混合均匀后送入双螺杆挤出机中熔融挤出、造粒后即得所述的高强度木塑复合材料。
16、本申请的有益效果：
17、本申请的凹凸棒先经过酸洗，可以改变凹凸棒石比表面积、孔容积等内部结构，这是因为半径较小的h+能置换出凹凸棒石层间部分k+、na+、ca2+、和mg2+等离子。同时酸洗可以去除分布于凹凸棒石层间和表面的杂质，可以避免凹凸棒中的杂质影响与木粉和塑料表面的交联，进一步的本申请的凹凸棒经过酸洗之后再利用硅烷偶联剂改性，硅烷偶联剂的长碳链有机阳离子进入凹凸棒层间，部分吸附在凹凸棒表面，大大提高其附着能力，进而增强木塑复合材料的力学性能。本申请的木粉经过碱处理，可以适当溶解纤维素表面的木质素和半纤维素，使得纤维素变得蓬松，增大了纤维素的长径比，同时经过碱处理的木材，由于木质素和半纤维素的溶解，纤维素的表面或内部出现凹坑，使得纤维素和塑料的有效接触面积增加，宏观上就可以体现在木塑复合材料的力学性能增强。
1.一种高强度木塑复合材料，其特征在于，包括如下重量的组分：50~70wt%木粉、20~30wt%热塑性塑料、0.2~3wt%促融剂、8~14wt%凹凸棒、1~5wt%润滑剂、0.2~3wt%抗氧化剂，
2.根据权利要求1所述的一种高强度木塑复合材料，其特征在于，所述碱法处理木粉的制备步骤为：将木粉和氢氧化钠溶液按质量比为1:2浸泡15~30min，随后将木粉从混合物中分离，并淋洗掉木粉中的氢氧化钠。
3.根据权利要求2所述的一种高强度木塑复合材料，其特征在于，所述氢氧化钠溶液的质量分数为15~20%。
4.根据权利要求1所述的一种高强度木塑复合材料，其特征在于，所述有机改性凹凸棒的制备步骤为：
5.根据权利要求4所述的一种高强度木塑复合材料，其特征在于，s1所述酸溶液为盐酸、硫酸或者硝酸中的任意一种；所述硅烷偶联剂为kh550、kh560、kh570中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种高强度木塑复合材料，其特征在于，所述热塑性塑料为聚乙烯、聚丙烯、高密度聚乙烯或聚氯乙烯中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种高强度木塑复合材料，其特征在于，所述促融剂为乙二胺四乙酸二酐或马来酸酐中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的一种高强度木塑复合材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸钠或硬脂酸锌中的任意一种。
9.根据权利要求1所述的一种高强度木塑复合材料，其特征在于，所述抗氧化剂为季戊四醇四(双-t-丁基羟基氢化肉桂酸)酯或β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇中的任意一种。
10.权利要求1~9任一所述的一种高强度木塑复合材料的制备方法，其特征在于，按质量百分比称取木粉、热塑性塑料、促融剂、凹凸棒、润滑剂、抗氧化剂混合均匀后送入双螺杆挤出机中熔融挤出、造粒后即得所述的高强度木塑复合材料。