一种木质纤维复合材料及其制造方法.pdf

本发明公开了一种木质纤维复合材料的制备方法，采用板坯成型、热压和冷却定型制备得到，其中板坯成型中采用的用料为接枝共聚有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的木质纤维。本发明的木质纤维素复合材料，不添加胶黏剂和防水剂，无甲醛释放，还具有优良的尺寸稳定性能、防腐性能、透气性能和染色性能；而且还能进一步热压或高温模压成各种日常生活用品如礼品盒、电气外壳、鞋底等，以及家具部件、吊扇部件、托盘等。

1、  一种木质纤维复合材料的制备方法，其特征在于包括下述步骤：
(1)板坯成型：以接枝共聚有聚甲基丙烯酸甲酯的木质纤维为原料，采用真空成型或气流成型，将原料铺成一定尺寸规格的板坯；
(2)热压：在温度为170～270℃和压力为1.0～3MPa的热压机中，使接枝共聚有聚甲基丙烯酸甲酯的木质纤维表面的聚合物熔化、流展、熔合；
(3)冷却定型：在1.0～3MPa下冷却定型，获得规定厚度尺寸的木质纤维复合材料。

2、  根据权利要求1所述的一种木质纤维复合材料的制备方法，其特征在于：所述接枝共聚有聚甲基丙烯酸甲酯的木质纤维，采用下述方法制备得到：
(1)木纤维前处理：将质量比为1∶50～300的木纤维原料和水混合，煮沸2～5小时，然后抽滤并洗涤；重复上述步骤2～4次，去除木纤维原料中的热水抽提物；再将木纤维原料干燥至绝干，得到绝干木纤维；
(2)接枝共聚：将质量比为1∶50～300的所述绝干木纤维和水混合，在30～90℃下和氮气保护中，加入引发剂和甲基丙烯酸甲酯烯类单体，所述绝干木纤维和烯类单体的质量比为8∶3～1∶2，搅拌反应30～240分钟，洗涤后干燥至绝干，制得所述接枝共聚有聚甲基丙烯酸甲酯的木质纤维。

3、  根据权利要求2所述的一种木质纤维复合材料的制备方法，其特征在于：所述引发剂为KMnO₄和H₂SO₄。

4、  根据权利要求2所述的一种木质纤维复合材料的制备方法，其特征在于：KMnO₄的加入量为使反应体系中KMnO₄的浓度达到6～18mmol/L；H₂SO₄的加入量为使反应体系H₂SO₄的浓度达到8～14mmol/L。

一种木质纤维复合材料及其制造方法
技术领域
本发明涉及材料领域，特别涉及一种木质纤维复合材料及其制造方法。
背景技术
纤维板的尺寸不稳定性、霉变、虫蛀、甲醛释放一直是我国乃至于全世界关注和急待解决的重要课题。虽然添加石蜡防水剂能增加木质纤维制品的尺寸稳定性，添加防腐剂能提高木质纤维制品的防腐性能，但石蜡脱落、防腐剂流失后，纤维板的尺寸稳定性和防腐性能会大大降低甚至丧失；改性胶黏剂或减少胶黏剂施加量，也只能降低甲醛释放。事实上，一直以来纤维板的尺寸不稳定性、容易霉变和虫蛀、甲醛释放都没有从源头上获得根本解决。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种无需施加胶黏剂和防水剂，且尺寸稳定、无甲醛释放、不易霉变和虫蛀的木质纤维复合材料。
本发明的另一目的在于提供上述木质纤维复合材料的制备方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种木质纤维复合材料的制备方法，包括下述步骤：
(1)板坯成型：以接枝共聚有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的木质纤维为原料，采用真空成型或气流成型，将原料铺成一定尺寸规格的板坯；
(2)热压：在温度为170～270℃和压力为1.0～3MPa的热压机中，使接枝共聚有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的木质纤维表面的聚合物熔化、流展、熔合；
(3)冷却定型：在1.0～3MPa下冷却定型，获得规定厚度尺寸的木质纤维复合材料。
所述接枝共聚有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的木质纤维，采用下述方法制备得到：
(1)木纤维前处理：将质量比为1∶50～300的木纤维原料和水混合，煮沸2～5小时，然后抽滤并洗涤；重复上述步骤2～4次，去除木纤维原料中的热水抽提物；再将木纤维原料干燥至绝干，得到绝干木纤维；
(2)接枝共聚：将质量比为1∶50～300的所述绝干木纤维和水混合，在30～90℃下和氮气保护中，加入引发剂和甲基丙烯酸甲酯(MMA)烯类单体，所述绝干木纤维和烯类单体的质量比为8∶3～1∶2，搅拌反应30～240分钟，洗涤后干燥至绝干，制得所述接枝共聚有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的木质纤维。
所述引发剂为KMnO₄和H₂SO₄。KMnO₄的加入量为使反应体系中KMnO₄的浓度达到6～18mmol/L；H₂SO₄的加入量为使反应体系H₂SO₄的浓度达到8～14mmol/L。
采用上述方法制备得到的木质纤维复合材料，没有添加胶黏剂和防水剂。这种木质纤维复合材料通过模具，还能进一步热压或高温模压，在一定压力下冷却定型生产各种日常生活用品如礼品盒、电气外壳、鞋底等，以及家具部件、吊扇部件、托盘等。
本发明与现有技术相比具有如下优点和效果：
(1)本发明的木质纤维复合材料，不添加胶黏剂和防水剂，无甲醛释放，还具有优良的尺寸稳定性能、防腐性能、透气性能和染色性能。
(2)本发明的木质纤维复合材料还能进一步热压或高温模压成各种日常生活用品如礼品盒、电气外壳、鞋底等，以及家具部件、吊扇部件、托盘等。
(3)本发明的木质纤维复合材料的性能指标优于国家标准GB/T11718-1999规定的同厚度所有类型中密度纤维板相关性能指标。
附图说明
图1是本发明的木质纤维复合材料断面放大400倍的SEM微观形貌。
图2是本发明的木质纤维复合材料断面放大800倍的SEM微观形貌。
图3是本发明的木质纤维复合材料表面放大200倍的SEM微观形貌。
图4是本发明的木质纤维复合材料表面放大800倍的SEM微观形貌。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
将质量比为1∶100的木纤维和水混合，煮沸3h，然后抽滤并洗涤，重复上述步骤3次，将上述处理后的木纤维干燥至绝干；木纤维/MMA单体的质量比8/4，木纤维的尺寸为60目，KMnO₄加入量为使其浓度达到14mmol/L、H₂SO₄加入量为使其浓度达到12mmol/L，木纤维和蒸馏水的质量比为1/100，反应时间为240min，反应温度为60℃，制备得到接枝共聚有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的木质纤维，其中，聚合物的含量为19.08％。
将接枝共聚有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的木质纤维成型后，装入温度为170℃的热压机，分两段热压，其中第一段压力为1.0MPa热压5min，第二段压力为2.0MPa热压10min，然后在相同压力下冷却定型，并缓慢卸压。
通过上述方法压制公称厚度为3.0mm的复合材料，内结合强度为0.75MPa，吸水厚度膨胀率为26.4％，吸水率为50.6％。该复合材料优于国家标准GB/T 11718-1999中同厚度的所有类型中密度纤维板相关性能(如表1所示)，且无需添加胶黏剂和防水剂。
表1：国家标准GB/T 11718-1999规定的中密度纤维板相关性能指标。