中国杨木或中国梧桐木或中国松木木塑复合材料的辐射聚合、交联、接枝协同制备方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 103029183 A (43)申请公布日 2013.04.10 C N 1 0 3 0 2 9 1 8 3 A *CN103029183A* (21)申请号 201210335031.3 (22)申请日 2012.09.12 201110291241.2 2011.09.30 CN B27K 3/08(2006.01) B27K 3/50(2006.01) B27K 5/00(2006.01) (71)申请人王传祯 地址 100048 北京市海淀区西三环北路甲 105号科原大厦B-609 (72)发明人王传祯 李春松 王统仁 张赫瑚 彭伟 刘兆民 (54) 发明名称

2、 中国杨木或中国梧桐木或中国松木木塑复合 材料的辐射聚合、交联、接枝协同制备方法 (57) 摘要 本发明公开了一种中国杨木或中国梧桐木或 中国松木木塑复合材料的辐射聚合、交联、接枝协 同制备方法，包括前处理单体浸渍氮气保护 下恒温辐照后处理：1)以中国杨木或梧桐木或 松木为基础材料，制成尺寸合适的毛坯，在烘房内 干燥处理放在浸渍、辐照产品箱中；2)浸渍甲基 丙烯酸甲酯及其它丙烯酸衍生物、相关助剂单体 浸渍率为40-170，通入保护氮气，加压；3) 氮气保护下室温辐照，吸收剂量3-15kGy；4)后 处理：对辐照后的木塑复合材料进行表面抛光处 理，为加工成地板等其它产品做准备。本发明利用 我国速

3、生、易得的杨木等低档木材经过辐射聚合 交联接枝的方法制备木塑复合材料，其硬度高，耐 磨性好，吸湿性小、抗腐蚀，可代替昂贵的优质木 材，能够满足各种用途。 (66)本国优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 1/1页 2 1.中国杨木或中国梧桐木或中国松木木塑复合材料的辐射聚合、交联、接枝协同制备 方法，包括前处理、单体浸渍、辐照和后处理工序，其特征在于： 1)所说的前处理工序为：先将中国杨木或中国梧桐木或中国松木原木制成一定尺寸 的板材，再对其表面进行

4、处理，打磨除掉残渣，然后在烘房内干燥处理，控制含水量为8 10，干燥可以降低含水率，防止木材开裂，便于后续的操作及成品加工，最后放在产品箱 中备用，该产品箱既可以用于浸渍，也可以用于后续的辐照； 2)所说的浸渍工序为：将产品箱放入浸渍罐中，然后将浸渍罐中的抽真空、加压及原 料输送管连接到产品箱，将产品箱抽真空至0.020.05MPa，使木材孔隙中的空气排出，然 后向产品箱中按下述质量比配方加入各种组分： 浸渍的单体：甲基丙烯酸甲酯，或苯乙烯，或甲基丙烯酸乙酯，单体配比为：木材质量 的40170， 单体中添加促进交联的交联剂：三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，或硅烷偶联剂，或钛 酸酯偶联剂，或马来酸酐

5、接枝改性聚烯烃，或丙烯酸正丁酯，交联剂配比为：单体质量的 15， 染色剂，配比为：单体质量的0.01.5 阻燃剂：十溴二苯乙烷，或溴化环氧树脂，或溴化聚苯乙烯，配比为：单体质量的 0.01.0， 单体需没过木材，然后向产品箱中通入保护氮气，加压，压力范围为：0.150.40MPa 使单体可以尽快的进入木材中； 3)所说的辐照工序为： 将产品箱放入辐照室内进行辐照，吸收剂量控制为315kGy，辐照时通入氮气，氮气 的压力范围为0.20.5Mpa，温度保持在2030摄氏度之间； 4)所说的后处理工序为： 对辐照后的木塑复合材料进行表面抛光处理，为进一步加工成产品做准备。 2.如权利要求1所述的协同

6、制备方法，其特征在于所说的板材尺寸一般为长度不超过 2米，厚度不超过2cm的毛坯，尺寸的大小要与产品箱的大小相适配，所说的染色剂颜色为 荷叶绿，或柚木色，或胡桃木色等。 权 利 要 求 书CN 103029183 A 1/4页 3 中国杨木或中国梧桐木或中国松木木塑复合材料的辐射聚 合、 交联、 接枝协同制备方法 技术领域 0001 本发明涉及木塑复合材料技术领域，具体地说是一种中国杨木或中国梧桐木或中 国松木木塑复合材料的辐射聚合、交联、接枝协同制备方法。 背景技术 0002 木塑复合材料WPC(wood-plastic composites)是一类由木材纤维素与塑料(一 种或多种塑料)共混

7、或由普通低密度木材浸渍有机单体后通过聚合反应而制得的复合材 料。聚合、接枝过程可采用化学法(触媒法)或辐射的方法引发反应。WPC分两种，一种是 木纤维、木粉、刨花、锯末、植物纤维与热塑性塑料如PE、PP、PVC等混合，经过挤出成型或热 压成型技术制成；另一种为用有机单体浸渍木材，再通过引发单体聚合、交联、接枝的方法 而制成。通过辐射的方法制备WPC，具有无需加热，聚合交联接枝过程易于控制，单体的转化 率高(100)、产品的理化性能优越等优点，属于高科技、绿色加工产业。本发明属于辐射 法制备木塑复合材料。 0003 国外研究开发辐射法制备木塑复合材料已有几十年历史。有的国家国搞了中试， 有的已生

8、产出了产品，但没有相关工艺和配方的的报道。在中国，该项技术的工业应用尚属 于空白。 0004 北美是目前世界木塑复合材料市场最大的地区。木塑板不开裂不翘曲，防腐、防 蛀、耐磨耗、维修容易，外观好，耐用，除铺板外，还有护墙板、天花板、装饰板等等，家具包括 室外露天桌椅、船舶坐舱隔板、箱架等。在欧洲的窗户、门板、板条、家具生产制造中，木塑复 合材料的应用量也一直在增长。在汽车工业用天然纤维填充塑料方面，欧洲在世界上是领 先的，但在木填充材料方面，美国、日本具有一定优势。因此，在这个领域内有高速增长的发 展空间。此外，就 是有抗菌作用的木塑复合材料，此种材料可用于医院、诊所、厕所，因为这 些场所有细

9、菌传染的危险。总的来说，本项目生产工艺先进，产品性能优异，国际国内市场 前景看好。 发明内容 0005 中国杨木或中国梧桐木或中国松木木塑复合材料的辐射聚合、交联、接枝协同制 备方法，包括前处理、单体浸渍、辐照和后处理工序，其特征在于： 0006 1)所说的前处理工序为：先将中国杨木或中国梧桐木或中国松木原木制成一定 尺寸的板材，再对其表面进行处理，打磨除掉残渣，然后在烘房内干燥处理，控制含水量为 810，干燥可以降低含水率，防止木材开裂，便于后续的操作及成品加工，最后放在产 品箱中备用，该产品箱既可以用于浸渍，也可以用于后续的辐照； 0007 2)所说的浸渍工序为：将产品箱放入浸渍罐中，然后

10、将浸渍罐中的抽真空、加压 及原料输送管连接到产品箱，将产品箱抽真空至0.020.05MPa，使木材孔隙中的空气排 出，然后向产品箱中按下述配方(质量比)加入各种组分： 说 明 书CN 103029183 A 2/4页 4 0008 浸渍的单体：甲基丙烯酸甲酯，或苯乙烯，或甲基丙烯酸乙酯，单体配比为：木材 质量的40170， 0009 单体中添加促进交联的交联剂：三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，或硅烷偶联剂，或 钛酸酯偶联剂，或马来酸酐接枝改性聚烯烃，或丙烯酸正丁酯，交联剂配比为：单体质量的 15， 0010 染色剂，配比为：单体质量的0.01.5 0011 阻燃剂：十溴二苯乙烷，或溴化环氧树脂，或

11、溴化聚苯乙烯，配比为：单体质量的 0.01.0， 0012 单体需没过木材，然后向产品箱中通入保护氮气，加压，压力范围为：0.15 0.40MPa使单体可以尽快的进入木材中； 0013 3)所说的辐照工序为： 0014 将产品箱放入辐照室内进行辐照，吸收剂量控制为315kGy，辐 照时通入氮气， 氮气的压力范围为0.20.5Mpa，温度保持在2030摄氏度之间； 0015 4)所说的后处理工序为： 0016 对辐照后的木塑复合材料进行表面抛光处理，为进一步加工成产品做准备。 0017 进一步地，所说的板材尺寸一般为长度不超过2米，厚度不超过2cm的毛坯，尺寸 的大小要与产品箱的大小相适配，所说

12、的染色剂颜色为荷叶绿，或柚木色，或胡桃木色等。 0018 本专利利用我国特有的速生、易得的木材杨木等低档木材经过辐射聚合交联 接枝的方法制备木塑复合材料来代替昂贵的优质木材，有助于解决优质木材缺乏的难题， 这实为核技术与林产业交叉融合发展起来的高技术产业，应用前景广阔。 附图说明 0019 本发明有如下附图： 0020 图1工艺流程示意图 具体实施方式 0021 以下结合附图对本发明做进一步详细说明。 0022 图1为本发明工艺流程示意图 0023 本发明给出了一种中国杨木或中国梧桐木或中国松木木塑复合材料的辐射聚合、 交联、接枝协同制备方法，包括前处理、单体浸渍、辐照和后处理工序，流程可参见

13、附图，其 特征在于： 0024 1)以中国杨木(中国梧桐木、中国松木)为基础材料，对木材进行前处理：先将原 木制成尺寸合适的毛坯，根据用户的要求，尺寸一般长度不超过2米，厚度不超过2cm，例如 0.3米，0.6米，1米，1.5米，2米都是可以选择的长度；0.3厘米，0.5厘米，0.8厘米，1厘米， 1.5厘米，2厘米都是可以选择的厚度；尺寸要兼顾产品箱的大小；再对其表面进行处理，打 磨除掉残渣，然后在烘房内干燥处理，控制含水量为810，干燥可以降低含水率，防 止木材开裂，便于 后续的操作及成品加工，最后放在产品箱中备用，该产品箱既可以用于 浸渍，也可以用于后续的辐照；产品箱为承压设备，压力范围

14、可以选为：0.02-0.5Mpa；可以 将多个产品箱放在浸渍罐中，同时浸渍，参见附图1。 说 明 书CN 103029183 A 3/4页 5 0025 2)所说的浸渍工序为：将产品箱放入浸渍罐中，以方便操作，所说的浸渍罐是一 个密封大罐，可防止泄露，但浸渍罐中没有浸渍液，而是设有很多传输管，可连接到产品箱； 将浸渍罐中的抽真空及原料输送管连接到产品箱，将产品箱抽真空至0.020.05MPa，使 木材孔隙中的空气排出，然后向产品箱中按下述配方(质量比)加入各种组分： 0026 浸渍的单体：可以采用工业级的甲基丙烯酸甲酯，也可以使用其它乙烯基类或酯 类单体，如苯乙烯或甲基丙烯酸乙酯等，单体配比为

15、木材质量的40170，其中，40， 60，80，100，130，150，170都是可以选用的配比； 0027 所说的单体(monomer)是能与同种或他种分子聚合的小分子的统称，是能起聚合 反应或缩聚反应等而形成高分子化合物的简单化合物，是合成聚合物所用的低分子的原 料。 0028 单体中添加促进交联的交联剂：SR350三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，或硅烷偶 联剂或钛酸酯偶联剂或马来酸酐接枝改性聚烯烃或丙烯酸正丁酯等。交联剂配比为单体质 量的15，其中，1，2，3，4，5都是可以选用的配比；加入交联剂可以使单体 聚合的过程中发生交联，形成网状结构，增加强度； 0029 染色剂：可以采用所需要的颜

16、色，常用的染色剂颜色有几十种，例如，荷叶绿(Mint Green，例如采用Peridot品牌的)，或柚木色(teak，例如采用sunstone品牌的)，或胡桃木 色(walnut，例如采用choc.Diamond品牌的)；配比为单体质量的0.0-1.5；，染色剂 可以使产品呈现各种颜色，满足不同消费者的要求； 0030 阻燃剂：可以采用十溴二苯乙烷或溴化环氧树脂或溴化聚苯乙烯等，配比为单体 质量的0.01.0；加入阻燃剂可以提高耐火等级， 减少危险； 0031 单体浸渍率为40170，质量比，即1Kg木材填充0.41.7Kg的单体；单体 需没过木材，然后通入保护氮气，一方面可以产生压力，另一方

17、面作为保护气，减少辐照过 程中的氧化作用，加压，压力范围为：0.150.40MPa使单体可以尽快的进入木材内部孔隙 中； 0032 3)氮气保护下恒温(室温)辐照：将产品箱放入辐照室内进行辐照，吸收剂量控 制为315kGy，其中，3，5，7，10，12，15kGy都是可以选择的吸收剂量；辐照时通入氮气， 加入氮气防止辐照过程中氧气的氧化作用，提高聚合交联度，氮气的压力范围为0.2 0.5Mpa，环境温度保持在2030之间； 0033 4)后处理：对辐照后的木塑复合材料进行表面抛光处理，为加工成地板等其它产 品做准备；如果辐照后的木塑复合材料表面光洁，可无需后处理工序。 0034 本发明实施例的

18、各项测试相关指标如下表： 0035 说 明 书CN 103029183 A 4/4页 6 0036 辐射法制备WPC的性能概述： 0037 力学性能显著提高 0038 WPC力学强度比木材大，硬度高，抗压强度、耐磨强度也均有提高。 0039 尺寸稳定性好 0040 WPC的吸水性，吸湿性比原木材大大降低，具有较好的尺寸稳定性 0041 可在单体中添加阻燃剂(十溴二苯乙烷、溴化环氧树脂、溴 化聚苯乙烯等)，聚 合后制品具有阻燃性 0042 具有良好的表面光泽性和可染色性 0043 能保持木材固有的纹理 0044 具有优越的耐磨和耐候性 0045 具有良好的加工性能 0046 经辐射法制成的木塑复合材料硬度高，耐磨性好，吸湿性小、抗腐蚀、尺寸稳定，加 工后表面光滑，可保持木材的天然纹理和色泽，制成的产品使用时维护费用低，能够满足各 种用途。 0047 本专利利用我国特有的速生、易得的木材杨木等低档木材经过辐射聚合交联 接枝的方法制备木塑复合材料来代替昂贵的优质木材，有助于解决优质木材缺乏的难题， 这实为核技术与林产业交叉融合发展起来的高技术产业，应用前景广阔。 说 明 书CN 103029183 A 1/1页 7 图1 说 明 书 附 图CN 103029183 A