专利名称：一种利用废弃防腐木材制备环保木塑复合材料的方法
技术领域：
本发明涉及一种木塑复合材料，尤其涉及一种利用废弃防腐木材制备环保木塑复合材料的方法。
背景技术：
木材在户外使用时，通常需要经过防腐处理以提高耐腐朽性能和抗虫害性能，其使用寿命至少可以提高5倍以上。CCA (铬化砷酸铜)是一种水溶性复合防腐剂，因其无色、无味、处理的木材容易 上漆、成本相对较低等特点，在国内外防腐木材处理中得到了广泛应用。在我国每年经防腐处理的约10万m3农用材、建筑用材、园林用材中，CCA处理木材约占90%，而其他防腐剂处理材仅占约10%。另外，近年来我国进口 CCA防腐木材增幅也较大，每年从美国、加拿大、芬兰、新西兰等进口防腐木材，其中80 %以上都为CCA处理材。CCA防腐木材有一定的使用年限，达到使用年限都将被废弃处理。由于CCA防腐剂的主要成分铬、砷和铜中，铬和砷是剧毒重金属或类金属，其回收方法具有一定的安全隐患。目前大多数废弃的CCA防腐材都采用掩埋方式或焚烧的方式来处理，造成土地、废弃防腐木资源的巨大浪费和环境污染，也会对人体健康造成潜在的危害。因此，如果把废弃CCA防腐木加以处理和回收再利用，不仅可以使废弃CCA防腐木减少对人体健康和环境的影响，而且可以变废为宝，具有较高的环保效益和经济效益。目前利用CCA废弃防腐木材开展回收再利用的方法较少，例如公开号为CN101597469B发明专利申请公开了一种利用废弃防腐木材合成的酚醛树脂胶粘剂及其制备方法，该方法包括首先将经过防腐剂处理的防腐木材和苯酚在催化剂、阻聚剂的作用下进行液化处理，得到防腐木材液化物；然后将防腐木材液化物与甲醛在碱性溶液中进行聚合反应，得到酚醛树脂胶粘剂。尚未发现利用废弃CCA防腐木材制备环保木塑复合材料的方法。本发明利用废弃防腐木材制备木塑复合材料，充分利用废弃CCA防腐木材生产户外园林景观、建筑材料，不仅可以保护木材资源，而且可以消除污染、净化环境，为发展各地经济及节约大量木材，并且对可持续发展战略的实施具有重要意义。通过该方法制备的板材具有较好较强的颜色稳定性和耐腐朽性以及力学性能，优于市售木塑复合材料。
发明内容
本发明的目的是以废弃CCA防腐木中的木纤维和热塑性塑料为主要原料，通过破碎、研磨、提取废弃CCA防腐木中的金属、高混、熔融挤出等工序，来制造环保木塑复合材料。本发明解决技术问题采用如下技术方案:一种利用废弃防腐木材制备环保木塑复合材料的方法，其特点在于，包括如下步骤:(I)将防腐剂处理的废弃防腐木材破碎并磨成粉末状木纤维，然后将木纤维装入过滤袋中，浸没至pH彡2.3的竹醋液中于温度40-80°C条件下振荡萃取24-48小时；(2)将步骤(I)的过滤袋取出后，用去离子水冲洗过滤袋，待自然干燥后，取出木纤维；过30-100目筛处理得木纤维颗粒，然后干燥处理，使木纤维的平均含水率小于3% ；(3)按重量比将50-60%步骤(2)中得到的木纤维、35 %-48 %的热塑性塑料、2% -5%的马来酸酐接枝聚丙烯放入小型高速混合分散机进行高混；(4)将混合好的粒料放入微量双螺杆挤出机中进行共混，温度180°C _190°C、转数60-75 rpm、共混时间10_20min，挤出、造粒，利用热压机在热压温度180°C _190°C，热压时间5-6min,压力3_4Mpa条件下,模压成型。其中，步骤(I)中所述的防腐剂处理的废弃防腐木材是指采用铬化砷酸铜水溶性复合防腐剂(CCA)处理的木材。步骤(2)中的干燥处理是指在烘箱105°C温度条件下干燥处理。与已有技术相比，本发明有益效果体现在:本发明提出利用废弃防腐木材制备木塑复合材料，充分利用废弃CCA防腐木材生产户外园林景观、建筑材料，不仅可以保护木材资源，而且可以消除污染、净化环境，为发展各地经济及节约大量木材，并且对可持续发展战略的实施具有重要意义。由于铜、铬和砷的复合物存在，经CCA处理的木材细胞壁中存在丰富的固体沉积物。且木材表面呈现疏水性，有助于增加木材和热塑性塑料之间的界面相容性，因此本发明方法制备的板材具有较好较强的颜色稳定性和耐腐朽性以及力学性能，优于市售普通木塑复合材料，且铬、砷、铜萃取工艺简单，萃取率高，其中铬的的萃取率为88%以上，砷的萃取率为93%以上，铜的萃取率为96%以上。
本发明制备的环保木塑复合材料可广泛应用于户外地板、园林景观、户外家具等行业，具有良好的市场前景。
具体实施例方式以下通过具体实施方式
对本发明技术方案做进一步解释说明。各实施例之木塑复合材料抗弯强度、抗人工气候老化按GB/T 24137-2009规定方法测试，耐真菌腐蚀按GB/T 24508-2009规定方法测试。以下实施例中使用的竹醋液购自浙江民心生态科技有限公司，废弃CCA防腐木取自南京某公园的废弃地板(规格90mm宽X 24mm厚X 300mm长)，利用X-射线荧光光谱法，根据美国木材保护协会(AWPA) A9-99测试方法，测得锯末样品的铬、砷、铜的原始含量是
6.23毫克/克、5.19毫克/克、3.28毫克/克。以上对实施例中所使用的竹醋液和废弃地板进行的说明并非是对本发明技术方案的技术限定，采用其它市售竹醋液、其它废弃CCA防腐木均适用于本发明技术方案，并不影响本发明的技术效果。实施例11、将废弃CCA防腐木破碎后，放入磨粉机中磨成木纤维，将木纤维装入过滤纸袋后，放入由竹醋液(PH彡2.3)烧瓶中。将烧瓶放入旋转振荡器中，在转速为200rpm/min，温度为40°C条件下振荡48小时。2、将过滤袋取出后，用去离子水冲洗过滤袋，去除过滤袋和木纤维表面的铬、砷和铜残留萃取物，待自然干燥后取出木纤维。经过筛法处理得30目颗粒，在烘箱105°C温度条件下，进行24小时干燥处理，使木纤维的平均含水率减少到小于3% ;经检测木纤维中铬、砷、铜的含量分别为0.69毫克/克、0.31毫克/克、0.11毫克/克，同时收集冲洗液和萃取液进行无毒害处理。3、将60%木纤维、35%的聚丙烯、5%的马来酸酐接枝聚丙烯放入小型高速混合分散机进行高混。4、将混合好的粒料放入微量双螺杆挤出机中进行共混，温度190°C、转数75 rpm、共混时间IOmin,挤出、造粒,利用热压机在热压温度190°C,热压时间5min,压力4Mpa条件下，按照一定的模具模压成型。经测试，本实施例之木塑复合材料抗弯强度为73MPa (GB/T 24137-2009要求抗弯强度> 20MPa)，抗人工气候老化测试中抗弯强度保留率95%、耐光色牢度为5级(GB/T24137-2009要求抗弯 强度保留率> 80%、耐光色牢度为> 3级)，耐真菌腐蚀测试中重量损失率<1% (GB/T 24508-2009要求耐真菌腐蚀测试中重量损失率< 24%)。实施例21、将废弃CCA防腐木破碎后，放入磨粉机中磨成木纤维，将木纤维装入过滤纸袋后，放入由竹醋液(PH彡2.3)与去离子水混合配制(1:2)提取溶液的烧瓶中。将烧瓶放入旋转振荡器中，在转速为200rpm/min，温度为80°C条件下振荡24小时。2、将过滤袋取出后，用去离子水冲洗干净后，待自然干燥后取出。经过筛法处理后100目颗粒，在烘箱105°c温度条件下，进行24小时干燥处理，使木纤维的平均含水率减少到小于3%;经检测木纤维中铬、砷、铜的含量分别为0.67毫克/克、0.29毫克/克、0.13毫克/克，同时收集冲洗液和萃取液进行无毒害处理。3、将50%木纤维、48%的聚丙烯、2%的马来酸酐接枝聚丙烯放入小型高速混合分散机进行高混。4、将混合好的粒料放入微量双螺杆挤出机中进行共混，温度180°C、转数60 rpm、共混时间20min，挤出、造粒，利用热压机在热压温度180°C，热压时间6min，压力3Mpa条件下，按照一定的模具模压成型。经测试，本实施例之木塑复合材料抗弯强度为69MPa (GB/T 24137-2009要求抗弯强度> 20MPa)，抗人工气候老化测试中抗弯强度保留率92%、耐光色牢度为5级(GB/T24137-2009要求抗弯强度保留率> 80%、耐光色牢度为> 3级)，耐真菌腐蚀测试中重量损失率< 2% (GB/T 24508-2009要求耐真菌腐蚀测试中重量损失率< 24%)。
权利要求
1.一种利用废弃防腐木材制备环保木塑复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)将防腐剂处理的废弃防腐木材破碎并磨成粉末状木纤维，然后将木纤维装入过滤袋中，浸没至pH彡2.3的竹醋液中于温度40-80°C条件下振荡萃取24-48小时； (2)将步骤(I)的过滤袋取出后，用去离子水冲洗过滤袋，待自然干燥后，取出木纤维；过30-100目筛处理得木纤维颗粒，然后干燥处理，使木纤维的平均含水率小于3% ； (3)按重量比将50-60%步骤(2)中得到的木纤维、35%-48%的热塑性塑料、2% -5%的马来酸酐接枝聚丙烯放入小型高速混合分散机进行高混； (4)将混合好的粒料放入微量双螺杆挤出机中进行共混，温度180°C_190°C、转数60-75 rpm、共混时间10_20min，挤出、造粒，利用热压机在热压温度180°C _190°C，热压时间5-6min,压力3_4Mpa条件下,模压成型。
2.根据权利要求1所述的一种利用废弃防腐木材制备环保木塑复合材料的方法，其特征在于，步骤(I )中所述的防腐剂处理的废弃防腐木材是指采用铬化砷酸铜水溶性复合防腐剂(CCA)处理的木材。
3.根据权利要求1所述的一种利用废弃防腐木材制备环保木塑复合材料的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的干燥处理是指在烘箱105°C温度条件下干燥处理。
全文摘要
本发明公开了一种利用废弃防腐木材制备环保木塑复合材料的方法，其特征在于，将废弃防腐木材破碎并磨成粉末状木纤维，将其浸没至竹醋液中于温度40-80℃条件下振荡萃取24-48小时，然后将木纤维干燥处理后按一定的重量比与热塑性性材料、马来酸酐接枝聚丙烯混合挤压成型制成木塑地板。本发明利用废弃防腐木材制备木塑复合材料，充分利用废弃CCA防腐木材生产户外园林景观、建筑材料，不仅可以保护木材资源，而且可以消除污染、净化环境，为发展各地经济及节约大量木材，并且对可持续发展战略的实施具有重要意义。通过该方法制备的板材具有较好较强的颜色稳定性和耐腐朽性以及力学性能，且优于市售多数木塑复合材料。
文档编号B29B9/06GK103213234SQ201310156368
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月28日 优先权日2013年4月28日
发明者郭勇, 陈玉霞, 刘盛全, 方业龙, 余良崇 申请人:安徽龙华竹业有限公司, 安徽农业大学