热可塑性木粉的制造方法 【技术领域】
本发明涉及一种热可塑性木粉制造方法的技术领域。背景技术
一方面，木材自古以来就是人类社会使用的一种基本材料，广泛地用于建筑、家具等场合。木材由于其来源天然再生、使用安全环保性，所以依然是未来社会的重要材料。木材主要由纤维素和木质素构成，由于天然纤维素的高结晶性，纤维素分子内和分子之间的大量氢键存在，在熔化之前就已经分解，所以表现为非可塑性。由于木材没有可塑性，木制品如家具等制造使用一般采用锯、刨、钉、削等手工工艺，难于连续、规模化工业生产，另外手工工艺还产生大量的加工废料如木粉、刨花、木块等。木材的成材时间一般需要3年以上，天然林要10-100年，其供应受到天然的限制。然而，大量未成材杂木、树枝、秸杆、果壳等却未得到合理充分利用。如果能将这些杂木、树枝、秸杆、果壳材料化，制取代替木材使用的材料，则可综合利用林业资源，解决我国林业资源紧缺的现状。目前木材加工废料如木粉、刨花等一般被利用来加工成木屑板、纤维板、刨花板等，但是使用的是有害致癌的粘接剂，其环保安全性存在一些问题；由于粘接剂起到一种连结硬化的作用，所以这种板材不能回收再应用；使用性能不好，此外还有，遇到水容易变形、蹦坏以及韧性、耐冲击性差等缺点，难于制取与胶合板一样的薄板等。
另一方面，用木粉增强塑料得到木塑混合物已经得到一些应用，但是传统地制造方法由于仅仅是将木粉混合在融化的塑料聚合物中，没有考虑到木粉表面分子基团与高分子链功能基团进行化学反应，所以其改性普遍地是一种物理改性，木粉颗粒的表面分子没有与高分子链形成比较多的共价键，所以它们之间的接合力比较弱，造成成型的木塑混合物力学性能比较差，特别是木粉组分高含量的情况下，其力学性能更是急速下降，满足不了人们使用要求，而很多使用场合人们要求木塑制品更具有木制材料性能或符合环保要求，如家具、门窗、餐盒，要求复合材料中含高组分的木粉，所以形成了一对矛盾，需要人们去克服。因此传统的木塑混合物制造方法，其主要目的是利用廉价的木粉木屑来填充塑料，降低成本，同时能增加塑料混合物的一些强度，但是不能大量利用木粉、木屑、刨花等废料作为主要成分来生产木质材料的制造方法，达到变废为宝的目的，难以对传统的木工工艺进行革命性改革。发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供热可塑性木粉的制造方法，它使聚合物高分子链有较多的功能基团与木粉颗粒表面基团进行反应形成共价键，提高它们之间的亲合力，从而大大提高其力学性能，使含很高木粉组分的材料在加温加压后能象塑料一样地成型加工如挤压成形、挤出成形，并通过塑模直接制取各种形状的产品。
本发明解决技术问题的技术方案是这样的：一种可塑性木粉的制造方法，其特征在于所述的步骤为：1)适宜接枝的高分子塑料与能与OH-基反应的功能单体进行化学接枝反应得到改性塑料；2)木质材料进行粉碎和干燥得到颗粒尺寸在2厘米范围内的木质细料；3)木质细料60-95％与5-40％改性塑料在粉碎机中进行粉碎复合，温度在20-200度范围、时间为0.1-1小时、百分比为质量百分比；4)反应完成后冷却粉碎得到成品。
上述的高分子塑料可以采用聚乙烯、聚丙烯、乙烯与丙烯的共聚物、聚苯乙烯、或ABS等。
上述的功能单体采用马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油脂等。
上述的化学接枝反应在挤出机中进行的，温度在100-250度，转速10-200转/分，时间在1-10分钟。
上述的木质材料采用杂木、废木、木屑、刨花、竹块、草叶、树枝、秸杆或废纸等。
上述的粉碎机采用旋转式叶片粉碎机，转速在100-3000转/分，或者球磨粉碎机，转速10-400转/分。
上述的木质细料与改性塑料优选配比为70-95％与5-30％，使木塑共混物即能有很好的力学性能，又能有好木质感。
上述的木质细料与改性塑料最佳配比为80-95％与5-20％，使木塑共混物即能有很好的力学性能，又能有好木质感，基本上能接近天然的木质感。
与现有技术相比，本发明的优点在于：由于在聚合物高分子链上接枝上功能基团，利用这些功能基因与木粉颗粒高速粉碎过程中，新切割面上形成活性基团，发生化学反应，形成共价键，大大提高高分子链缠绕和包覆木粉颗粒，在木粉颗粒表面上形成一层共价结合的塑性高分子。这些共价结合的塑性高分子链大大增强了木枌的热可塑性。使这种木枌含量象塑料一成形加工，就是在木粉高含量的情况下，木塑共混物也能保持良好的力学性能，避免木塑共混物由于木粉高含量的添入造成其力学性能急剧下降，同时使木塑共混物更具有木质性能，只要在天然的植物性材料中，添加少量的高分子就可以形成高性能的热可塑木粉，适合制作家具、门窗、餐盒等产品，变废为宝，此外，可使用废塑料降低白色污染，达到绿色和环保的效果。并且对传统的木工加工进行重大变革，能充分利用木质废料如杂木、废木、木屑、刨花、竹块、草叶、树枝、秸杆、废纸等实现资源再生，可以连续大规模地生产制作家具、门窗等木制品，并且加工方法快捷灵活，可以加工复杂形状，拓宽了木质材料的应用范围，生产如家具书桌、书架、托盘等，薄板、厚板来代替胶合板和纤维板、木屑板、木地板等，梁、柱、门框、窗框等建筑用料，家用电器、汽车装饰用外壳等等，其材料质地能基本上接近天然木材，木质感、硬度高，同时具有防水、表面光洁特点，所以制成的产品性能优越。而热可塑木粉生产过程很简单，只要在粉碎机中高速粉碎混合，不需要特殊复杂的专用机器和增添化学助剂，在粉碎机中使木粉颗粒形成活性表面，马上与邻近的高分子链上的基团反应，并充分混炼，一步完成，工艺步骤少，生产成本，容易实施和产业化。附图说明
图1热可塑性木粉化学反应机理示意图；
图2热可塑性木粉的制造方法流程图。具体实施方法
以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述。
实施例1，如流程图2所示意：
1、将聚乙烯与马来酸酐进行化学接枝反应，接枝上去的功能单体含量为5％质量百分比，温度控制180度，用挤出机进行拉条造粒，转速控制在100转/分，时间为5分钟，在挤出过程中可以添加有机过氧化物如BPO、DCP、或DTBP等做自由基引发剂，最后得到改性塑料；
2、将木质材料如杂木粉碎，控制木粉颗粒小于2厘米，进行干燥，使水分含量小于5％，得到木质细料；
3、将木质细料与改性塑料按照70％∶30％比例装在旋转式叶片粉碎机进行粉碎混合，采用电加热或粉碎自身发热方法控制温度在130度，转速控制在1000转/分，复合时间半小时；
4、然后冷却粉碎得到需要的成品。
将上述所得塑性木粉5克用二甲基苯在125度温度下进行萃取试验，时间是24小时，提取后的塑性木粉为4.3克，损失的重量为0.7克，说明相当部分的聚乙烯没有被萃取，如果单纯木粉与接枝聚乙烯的共混物5克(木粉∶接枝聚乙烯比例为0.7∶0.3)在相同的条件下提取，提取后的混合物重量为3.3克，重量损失为1.7克，说明1.5克接枝聚乙烯能完全被萃取，剩余0.2克可能是木粉中的木质素等低分子物也有相当部分被提取造成，以上说明热可塑性木粉有相当部分的聚乙烯是通过共价键结合束缚在木粉颗粒上，而被萃取的聚乙烯是通过物理缠绕在木粉表面上的聚乙烯。
因此热可塑性木粉的化学反应机理为，如图1，在接枝反应中，首先将马来酸酐接枝在聚乙烯的高分子链上，形成改性塑料的分子链，木粉颗粒在冲击型粉碎机中粉碎，其颗粒表面尤其在刚切割形成的表面带有许多由于分子断裂形成的自由氢氧基，形成活性木粉，在复合中，木粉颗粒表面的自由氢氧基与聚乙烯高分子链上的功能基团发生酯化反应，形成共价键，大大提高聚合物高分子链与木粉颗粒的亲合力，得到力学性能良好的热可塑性木粉颗粒。
本发明的热可塑性木粉与采用传统共混方法的组合物对比的热力学和机械性能见下列表
可见采用本发明方法制造出来的塑性木粉具有更好的力学性能，尤其是拉伸率和冲击强度要高得多。
根据JIS-K7210标准，190度下测定，随木粉含量与塑料种类不同，其流动指数在0.005-3g/10min范围。
产品用途可以用于通用木塑、纸塑、草塑等中间复合专用料、门窗专用料、竹塑等家用电器、再生复合料、建筑摸板、家具、薄板、厚板等方面，具有价格低、木质好、绿色环保等优点。
实施例2：
将木质细料与改性塑料按照80％∶20％比例装在旋转式叶片粉碎机进行粉碎混合，其它如实施例1。
实施例3：
将木质细料与改性塑料按照60％∶40％比例装在旋转式叶片粉碎机进行粉碎混合，其它如实施例1。
实施例4：
将木质细料与改性塑料按照90％∶10％比例装在旋转式叶片粉碎机进行粉碎混合，其它如实施例1。
实施例5：
将木质细料与改性塑料按照95％∶5％比例装在旋转式叶片粉碎机进行粉碎混合，其它如实施例1。
实施例6：
将木质细料与改性塑料按照50％∶50％比例装在旋转式叶片粉碎机进行粉碎混合，功能单体采用甲基丙烯酸缩水甘油脂，聚合物采用聚丙烯，其它如实施例1。
实施例7：
将木质细料与改性塑料按照40％∶60％比例装在旋转式叶片粉碎机进行粉碎混合，功能单体采用甲基丙烯酸缩水甘油脂，聚合物采用聚苯乙烯，其它如实施例1。
实施例8：
将木质细料与改性塑料按照40％∶60％比例装在旋转式叶片粉碎机进行粉碎混合，功能单体采用甲基丙烯酸缩水甘油脂，聚合物采用ABS，其它如实施例1。
实施例9：
粉碎复合温度在200度，时间半小时，粉碎机采用球磨粉碎机，转速在200转/分，其它如实施例1。
实施例10：
粉碎复合温度在20度，时间1小时，粉碎机采用球磨粉碎机，转速在400转/分，其它如实施例1。
实施例11：
粉碎复合温度在200度，时间0.3小时，粉碎机采用球磨粉碎机，转速在200转/分，其它如实施例1。
实施例12：
粉碎复合温度在120度，时间1小时，粉碎机采用球磨粉碎机，转速在10转/分，其它如实施例1。
实施例13：
粉碎复合温度在150度，时间1小时，粉碎机采用球磨粉碎机，转速在30转/分，其它如实施例1。
实施例14：
粉碎复合温度在90度，时间1小时，粉碎机采用球磨粉碎机，转速在60转/分，其它如实施例1。
实施例15：
粉碎复合温度在110度，时间半小时，粉碎机采用旋转式叶片粉碎机，转速在1200转/分，其它如实施例1。
实施例16：
粉碎复合温度在80度，时间0.1小时，粉碎机采用旋转式叶片粉碎机，转速在2000转/分，其它如实施例1。
实施例17：
粉碎复合温度在20度，时间0.6小时，粉碎机采用旋转式叶片粉碎机，转速在3000转/分，其它如实施例1。
实施例18：
粉碎复合温度在180度，时间1小时，粉碎机采用旋转式叶片粉碎机，转速在100转/分，其它如实施例1。
实施例19：
粉碎复合温度在200度，时间半小时，粉碎机采用旋转式叶片粉碎机，转速在1000转/分，其它如实施例1。
实施例20：
接枝反应在250度，转速200转/分，挤出时间1分钟，接枝量为5％，其它如实施例1。
实施例21：
接枝反应在150度，转速100转/分，挤出时间5分钟，接枝量为10％，其它如实施例1。
实施例22：
接枝反应在200度，转速10转/分，挤出时间10分钟，接枝量为1％，其它如实施例1。
实施例23：
接枝反应在100度，转速100转/分，挤出时间5分钟，接枝量为0.5％，其它如实施例1。