專利名稱：一種木質纖維復合材料及其制造方法
技術領域：
本發明涉及材料領域，特別涉及一種木質纖維復合材料及其制造方法。
背景技術：
纖維板的尺寸不穩定性、霉變、蟲蛀、甲醛釋放一直是我國乃至于全世 界關注和急待解決的重要課題。雖然添加石蠟防水劑能增加木質纖維制品的 尺寸穩定性，添加防腐劑能提高木質纖維制品的防腐性能，但石蠟脫落、防
腐劑流失后，纖維板的尺寸穩定性和防腐性能會大大降低甚至喪失；改性膠 黏劑或減少膠黏劑施加量，也只能降低甲醛釋放。事實上， 一直以來纖維板 的尺寸不穩定性、容易霉變和蟲蛀、甲醛釋放都沒有從源頭上獲得根本解決。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中存在的缺點，提供一種無需施加膠黏 劑和防水劑，且尺寸穩定、無甲醛釋放、不易霉變和蟲蛀的木質纖維復合材 料。
本發明的另一 目的在于提供上述木質纖維復合材料的制備方法。 本發明的目的通過下述技術方案實現 一種木質纖維復合材料的制備方法，包括下述步驟
(1) 板坯成型:以接枝共聚有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的木質纖維 為原料，采用真空成型或氣流成型，將原料鋪成一定尺寸規格的板坯；
(2) 熱壓在溫度為170 27CTC和壓力為1.0~3MPa的熱壓機中，使 接枝共聚有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的木質纖維表面的聚合物熔化、流展、 熔合；
(3) 冷卻定型在1.0~3 MPa下冷卻定型，獲得規定厚度尺寸的木質 纖維復合材料。
所述接枝共聚有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的木質纖維，采用下述方法 制備得到
(1)木纖維前處理將質量比為1: 50 300的木纖維原料和水混合，煮沸2 5小時，然后抽濾并洗滌；重復上述步驟2 4次，去除木纖維原料中 的熱水抽提物；再將木纖維原料干燥至絕干，得到絕干木纖維；
(2)接枝共聚將質量比為1: 50~300的所述絕干木纖維和水混合， 在30 9(TC下和氮氣保護中，加入引發劑和甲基丙烯酸甲酯(MMA)烯類單 體，所述絕干木纖維和烯類單體的質量比為8: 3 1: 2，攪拌反應30-240 分鐘，洗滌后干燥至絕干，制得所述接枝共聚有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 的木質纖維。
所述引發劑為KMn04和H2S04。 KMn04的加入量為使反應體系中 KMn04的濃度達到6 18mmol/L; H2S04的加入量為使反應體系H2S04的濃 度達到8~14mmol/L。
采用上述方法制備得到的木質纖維復合材料，沒有添加膠黏劑和防水劑。 這種木質纖維復合材料通過模具，還能進一步熱壓或高溫模壓，在一定壓力 下冷卻定型生產各種日常生活用品如禮品盒、電氣外殼、鞋底等，以及家具 部件、吊扇部件、托盤等。
本發明與現有技術相比具有如下優點和效果
(1) 本發明的木質纖維復合材料，不添加膠黏劑和防水劑，無甲醛釋 放，還具有優良的尺寸穩定性能、防腐性能、透氣性能和染色性能。
(2) 本發明的木質纖維復合材料還能進一步熱壓或高溫模壓成各種日 常生活用品如禮品盒、電氣外殼、鞋底等，以及家具部件、吊扇部件、托盤 等。
(3) 本發明的木質纖維復合材料的性能指標優于國家標準GB/T 11718-1999規定的同厚度所有類型中密度纖維板相關性能指標。
圖1是本發明的木質纖維復合材料斷面放大400倍的SEM微觀形貌。 圖2是本發明的木質纖維復合材料斷面放大800倍的SEM微觀形貌。 圖3是本發明的木質纖維復合材料表面放大200倍的SEM微觀形貌。 圖4是本發明的木質纖維復合材料表面放大800倍的SEM微觀形貌。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明做進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。
實施例1
將質量比為1: 100的木纖維和水混合，煮沸3h，然后抽濾并洗滌，重
復上述步驟3次，將上述處理后的木纖維干燥至絕干；木纖維/MMA單體的 質量比8/4，木纖維的尺寸為60目，KMn04加入量為使其濃度達到 14mmol/L、 1~12504加入量為使其濃度達到12mmol/L，木纖維和蒸餾水的質 量比為1/100，反應時間為240min，反應溫度為60'C，制備得到接枝共聚 有聚甲基丙烯酸甲酯(P函A)的木質纖維，其中，聚合物的含量為19.08%。 將接枝共聚有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的木質纖維成型后，裝入溫度 為17CrC的熱壓機，分兩段熱壓，其中第一段壓力為1. OMPa熱壓5 min， 第二段壓力為2.0MPa熱壓10min，然后在相同壓力下冷卻定型，并緩慢卸 壓。
通過上述方法壓制公稱厚度為3.0mm的復合材料，內結合強度為 0.75MPa，吸水厚度膨脹率為26.4%，吸水率為50.6%。該復合材料優于國 家標準GB/T 11718-1999中同厚度的所有類型中密度纖維板相關性能(如表 1所示)，且無需添加膠黏劑和防水劑。
表1:國家標準GBH" 11718-1999規定的中密度纖維板相關性能指標。
室內型防潮型室外型
公稱厚度mm2.5 4.02.5~4.02.5~4.0
內結合強度MPa0.650.700.70
吸水厚度膨脹率％353030
實施例2
將質量比為1: 100的木纖維和水混合，煮沸3h，然后抽濾并洗滌，重 復上述步驟3次，將上述處理后的木纖維干燥至絕干；木纖維/MMA單體的 質量比8/6，木纖維的尺寸為60目，KMn04加入量為使其濃度達到 18mmol/L、 42304加入量為使其濃度達到14mmol/L，木纖維和蒸餾水的質 量比為1/100，反應時間為240min，反應溫度為80°C，制備得到接枝共聚 有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)木質纖維，其中，聚合物的含量為28.5%。
將接枝共聚有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的木質纖維成型后，裝入溫度 為185'C的熱壓機，分兩段熱壓，其中第一段壓力為1. 3MPa熱壓5 min， 第二段壓力為1.9MPa熱壓10min，然后在相同壓力下冷卻定型，并緩慢卸壓。
通過上述方法壓制公稱厚度為3.0mm的復合材料，內結合強度為2. 3MPa,吸水厚度膨脹率為8.8%，吸水率為29.7%。遠遠優于國家標準GB/T 11718-1999中同厚度的所有類型中密度纖維板相關性能(如表1所示)，且 無需添加膠黏劑和防水劑。
實施例3
將質量比為1: 100的木纖維和水混合，煮沸3h，然后抽濾并洗滌，重 復上述步驟3次，將上述處理后的木纖維干燥至絕干；木纖維/MMA單體的 質量比為8/8，木纖維的尺寸為60目，KMn04加入量為使其濃度達到 14mmol/L、 H2S04加入量為使其濃度達到12mmol/L，木纖維和蒸餾水的質 量比為1/100，反應時間為240min，反應溫度為6CTC，制備得到接枝共聚 有聚甲基丙烯酸甲酯(P麗A)木質纖維，其中，聚合物的含量為31.62%。
將接枝共聚有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)木質纖維成型后，裝入溫度為 24CTC的熱壓機，分兩段熱壓，其中第一段壓力為1.3MPa熱壓5min，第二 段壓力為3.0MPa熱壓10min，然后在相同壓力下冷卻定型，并緩慢卸壓。
通過上述方法壓制公稱厚度為3.0mm的復合材料，內結合強度為2. 9MPa，吸水厚度膨脹率為7.1%，吸水率為23.2%。遠遠優于國家標準GB/T 11718-1999中同厚度的所有類型中密度纖維板相關性能(如表1所示)，且 無需添加膠黏劑和防水劑。
實施例4
將實施例2和3壓制的復合材料成品，再裝入溫度為170的熱壓機，進 行壓力為4.4MPa的高溫熱壓10min，然后，在同樣的壓力下冷卻定型，得 到復合材料。
由于本發明的木質纖維復合材料中，木纖維表面的聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)聚合物，在高溫高壓或高溫模壓下，能再熔化、流展和熔合，因而， 經過再熱壓后的上述復合材料，其性能不會被破壞或受損傷。由實施例2和 3的復合材料再熱壓后，其內結合強度分別達到2.9MPa和3.0MPa，吸水厚 度膨脹率分別為14.2%和9.1%，吸水率分別為30.6%和24.9%。
權利要求
1、一種木質纖維復合材料的制備方法，其特征在于包括下述步驟(1)板坯成型以接枝共聚有聚甲基丙烯酸甲酯的木質纖維為原料，采用真空成型或氣流成型，將原料鋪成一定尺寸規格的板坯；(2)熱壓在溫度為170～270℃和壓力為1.0～3MPa的熱壓機中，使接枝共聚有聚甲基丙烯酸甲酯的木質纖維表面的聚合物熔化、流展、熔合；(3)冷卻定型在1.0～3MPa下冷卻定型，獲得規定厚度尺寸的木質纖維復合材料。
2、 根據權利要求1所述的一種木質纖維復合材料的制備方法，其特征 在于所述接枝共聚有聚甲基丙烯酸甲酯的木質纖維，采用下述方法制備得到(1) 木纖維前處理將質量比為1: 50~300的木纖維原料和水混合，煮沸2 5小時，然后抽濾并洗滌；重復上述步驟2 4次，去除木纖維原料 中的熱水抽提物；再將木纖維原料干燥至絕干，得到絕干木纖維；(2) 接枝共聚將質量比為1: 50~300的所述絕干木纖維和水混合，在30 9(TC下和氮氣保護中，加入引發劑和甲基丙烯酸甲酯烯類單體，所述 絕干木纖維和烯類單體的質量比為8: 3 1: 2，攪拌反應30-240分鐘，洗 滌后干燥至絕干，制得所述接枝共聚有聚甲基丙烯酸甲酯的木質纖維。
3、 根據權利要求2所述的一種木質纖維復合材料的制備方法，其特征 在于所述引發劑為KMn04和H2S04。
4、 根據權利要求2所述的一種木質纖維復合材料的制備方法，其特征 在于KMn04的加入量為使反應體系中KMn04的濃度達到6 化mmol/L ; H2SQ4的加入量為使反應體系H2S04的濃度達到8 14mmol/L 。
全文摘要
本發明公開了一種木質纖維復合材料的制備方法，采用板坯成型、熱壓和冷卻定型制備得到，其中板坯成型中采用的用料為接枝共聚有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的木質纖維。本發明的木質纖維素復合材料，不添加膠黏劑和防水劑，無甲醛釋放，還具有優良的尺寸穩定性能、防腐性能、透氣性能和染色性能；而且還能進一步熱壓或高溫模壓成各種日常生活用品如禮品盒、電氣外殼、鞋底等，以及家具部件、吊扇部件、托盤等。
文檔編號B27N3/08GK101612752SQ20091004113
公開日2009年12月30日 申請日期2009年7月15日 優先權日2009年7月15日
發明者周金亮, 偉 文, 王賢彬, 袁納新 申請人:華南農業大學