CN107916003A - 一种木塑复合建筑材料用填料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种木塑复合建筑材料用填料的制备方法，包括如下步骤：（1）填料预处理、（2）改性蛋白制备、（3）改性处理。本发明对填料进行了特殊的改性处理，所得的原料与木塑复合材料的成分间的相容结合性能强，有效的提升了木塑复合材料的整体力学特性，降低了其吸水膨胀率，延长了使用寿命，具有很好的填充使用价值和市场竞争力。

Description

一种木塑复合建筑材料用填料的制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种木塑复合建筑材料用填料的制备方法。
背景技术
建筑材料是建筑物中所用的原料，是土木工程和建筑工程中使用的材料的统称。建筑材料可分为结构材料、装饰材料和某些专用材料。结构材料包括木材、竹材、石材、水泥、混凝土、金属、砖瓦、陶瓷、玻璃、工程塑料、复合材料等；装饰材料包括各种涂料、油漆、镀层、贴面、各色瓷砖、具有特殊效果的玻璃等；专用材料指用于防水、防潮、防腐、防火、阻燃、隔音、隔热、保温、密封等。其中木塑复合材料是新兴的一种建筑材料，其是以植物的木质粉料或木纤维作为增强填料，经过预处理后与热塑性塑料(1 种或多种) 混合，同时添加一些其他助剂，经过热压、挤出、注塑等方式加工而成的复合材料。木塑复合材料兼备了木材和塑料的双重特性，可加工制成多种颜色，纹理和加工性能与木材相似，同时还具有化学性能稳定、强度高、抗虫菌效果较好、可回收利用等优点，是一种理想的代木材料。为了改善木塑复合材料的综合使用品质，人们选择添加一些无机填料成分，但因填料成分与木材、塑料等基体成分间的相容结合能力不强，导致填充使用的效果仍不令人满意，需要进一步的改进处理。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种木塑复合建筑材料用填料的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种木塑复合建筑材料用填料的制备方法，包括如下步骤：
（1）填料预处理：
a.先将凹凸棒土放入到磷酸溶液中浸泡处理20~25min，完成后取出再放入到硝酸溶液中浸泡处理15~20min，完成后取出放入到氢氧化钠溶液中浸泡处理10~15min，最后取出用去离子水冲洗一遍备用；
b.将操作a处理后的凹凸棒土放入到煅烧炉内进行煅烧处理，1~2h后取出备用；
c.将操作b处理后的凹凸棒土投入到粉碎机内进行粉碎处理，完成后取出备用；
（2）改性蛋白制备：
a.将玉米粉碎后过1000目，然后将粉碎的玉米粉投入到其总质量12~15倍的乙醇溶液中，不断搅拌混合处理20~25min后得混合液A备用；
b.将操作a所得的混合液A投入到恒温振荡器内震荡提取1~1.5h，取出后对混合液进行抽滤处理，得抽滤液备用；
c.将操作b所得的抽滤液与盐析液按照重量比1:1~1.5进行混合，放入到反应釜内不断超声处理10~15min后得混合液B备用；所述盐析液由如下重量份的物质组成：1~2份氯化钠、0.5~1份植酸、1~1.5份柠檬酸、2~4份硅烷偶联剂、1~3份十二烷基苯磺酸钠、90~100份水；
d.将操作c所得的混合液B投入到离心机内进行离心分离处理，完成后对离心所得的固体分离物进行干燥处理后得改性蛋白备用；
（3）改性处理：
将步骤（1）处理后的填料、步骤（2）所得的改性蛋白、去离子水按照重量比12~15:1~1.5:260~280进行混合放入到反应釜内，加热保持反应釜的温度为42~46℃，不断微波处理15~20min后取出过滤，对过滤所得的滤渣进行干燥处理后即得成品填料。
进一步的，步骤（1）操作a中所述的磷酸溶液的质量分数为6~8%，硝酸溶液的质量分数为8~10%，氢氧化钠溶液的质量分数为10~12%。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的煅烧处理时的温度控制为800~850℃。
进一步的，步骤（1）操作c中所述的粉碎处理后凹凸棒土的颗粒大小为500~600目。
进一步的，步骤（2）操作a中所述的乙醇溶液中乙醇的体积分数为50~55%。
进一步的，步骤（2）操作c中所述的超声处理的频率为80~85kHz。
进一步的，步骤（2）操作d中所述的离心分离处理时的离心转速为9000~10000转/分钟。
进一步的，步骤（2）操作d中所述的干燥处理的温度为65~70℃。
进一步的，步骤（3）中所述的微波处理的功率为500~600W。
进一步的，步骤（3）中所述的干燥处理的温度为80~85℃。
本发明以凹凸棒土为主体物质，通过特殊的处理方法对其进行改性处理，有效提升了其综合使用品质，弥补了现有凹凸棒土填料使用的性能缺陷。其中先对凹凸棒土进行了预处理操作，通过酸碱溶液的浸泡处理有效去除了其内的杂志成分，疏通了孔洞，提升了比表面积，然后经过煅烧处理，又进一步的提升了比表面积和吸附能力，随后又特制了一种改性蛋白，具体是一种改性玉米醇溶蛋白，在玉米醇溶蛋白提取制备的过程中，添加了一种独配的盐析液，通过植酸、柠檬酸、硅烷偶联剂、十二烷基苯磺酸钠的共同作用，改善了玉米醇溶蛋白的表面活性，增强了其交联粘附能力，最后用此特制的改性蛋白对凹凸棒土填料成分进行表面改性处理，很好的提升了凹凸棒土填料与木粉、塑料等基体成分间的相容结合能力，提升了木塑复合材料的力学特性等，具有很好的填充使用效果。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明对填料进行了特殊的改性处理，所得的原料与木塑复合材料的成分间的相容结合性能强，有效的提升了木塑复合材料的整体力学特性，降低了其吸水膨胀率，延长了使用寿命，具有很好的填充使用价值和市场竞争力。
具体实施方式
实施例1
一种木塑复合建筑材料用填料的制备方法，包括如下步骤：
（1）填料预处理：
a.先将凹凸棒土放入到磷酸溶液中浸泡处理20min，完成后取出再放入到硝酸溶液中浸泡处理15min，完成后取出放入到氢氧化钠溶液中浸泡处理10min，最后取出用去离子水冲洗一遍备用；
b.将操作a处理后的凹凸棒土放入到煅烧炉内进行煅烧处理，1h后取出备用；
c.将操作b处理后的凹凸棒土投入到粉碎机内进行粉碎处理，完成后取出备用；
（2）改性蛋白制备：
a.将玉米粉碎后过1000目，然后将粉碎的玉米粉投入到其总质量12倍的乙醇溶液中，不断搅拌混合处理20min后得混合液A备用；
b.将操作a所得的混合液A投入到恒温振荡器内震荡提取1h，取出后对混合液进行抽滤处理，得抽滤液备用；
c.将操作b所得的抽滤液与盐析液按照重量比1:1进行混合，放入到反应釜内不断超声处理10min后得混合液B备用；所述盐析液由如下重量份的物质组成：1份氯化钠、0.5份植酸、1份柠檬酸、2份硅烷偶联剂、1份十二烷基苯磺酸钠、90份水；
d.将操作c所得的混合液B投入到离心机内进行离心分离处理，完成后对离心所得的固体分离物进行干燥处理后得改性蛋白备用；
（3）改性处理：
将步骤（1）处理后的填料、步骤（2）所得的改性蛋白、去离子水按照重量比12:1:260进行混合放入到反应釜内，加热保持反应釜的温度为42℃，不断微波处理15min后取出过滤，对过滤所得的滤渣进行干燥处理后即得成品填料。
进一步的，步骤（1）操作a中所述的磷酸溶液的质量分数为6%，硝酸溶液的质量分数为8%，氢氧化钠溶液的质量分数为10%。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的煅烧处理时的温度控制为800℃。
进一步的，步骤（1）操作c中所述的粉碎处理后凹凸棒土的颗粒大小为500~600目。
进一步的，步骤（2）操作a中所述的乙醇溶液中乙醇的体积分数为50%。
进一步的，步骤（2）操作c中所述的超声处理的频率为80kHz。
进一步的，步骤（2）操作d中所述的离心分离处理时的离心转速为9000转/分钟。
进一步的，步骤（2）操作d中所述的干燥处理的温度为65℃。
进一步的，步骤（3）中所述的微波处理的功率为500W。
进一步的，步骤（3）中所述的干燥处理的温度为80℃。
实施例2
一种木塑复合建筑材料用填料的制备方法，包括如下步骤：
（1）填料预处理：
a.先将凹凸棒土放入到磷酸溶液中浸泡处理23min，完成后取出再放入到硝酸溶液中浸泡处理18min，完成后取出放入到氢氧化钠溶液中浸泡处理12min，最后取出用去离子水冲洗一遍备用；
b.将操作a处理后的凹凸棒土放入到煅烧炉内进行煅烧处理，1.5h后取出备用；
c.将操作b处理后的凹凸棒土投入到粉碎机内进行粉碎处理，完成后取出备用；
（2）改性蛋白制备：
a.将玉米粉碎后过1000目，然后将粉碎的玉米粉投入到其总质量14倍的乙醇溶液中，不断搅拌混合处理22min后得混合液A备用；
b.将操作a所得的混合液A投入到恒温振荡器内震荡提取1.2h，取出后对混合液进行抽滤处理，得抽滤液备用；
c.将操作b所得的抽滤液与盐析液按照重量比1:1.3进行混合，放入到反应釜内不断超声处理13min后得混合液B备用；所述盐析液由如下重量份的物质组成：1.5份氯化钠、0.8份植酸、1.2份柠檬酸、3份硅烷偶联剂、2份十二烷基苯磺酸钠、95份水；
d.将操作c所得的混合液B投入到离心机内进行离心分离处理，完成后对离心所得的固体分离物进行干燥处理后得改性蛋白备用；
（3）改性处理：
将步骤（1）处理后的填料、步骤（2）所得的改性蛋白、去离子水按照重量比14:1.2:270进行混合放入到反应釜内，加热保持反应釜的温度为45℃，不断微波处理18min后取出过滤，对过滤所得的滤渣进行干燥处理后即得成品填料。
进一步的，步骤（1）操作a中所述的磷酸溶液的质量分数为7%，硝酸溶液的质量分数为9%，氢氧化钠溶液的质量分数为11%。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的煅烧处理时的温度控制为820℃。
进一步的，步骤（1）操作c中所述的粉碎处理后凹凸棒土的颗粒大小为500~600目。
进一步的，步骤（2）操作a中所述的乙醇溶液中乙醇的体积分数为53%。
进一步的，步骤（2）操作c中所述的超声处理的频率为82kHz。
进一步的，步骤（2）操作d中所述的离心分离处理时的离心转速为9800转/分钟。
进一步的，步骤（2）操作d中所述的干燥处理的温度为68℃。
进一步的，步骤（3）中所述的微波处理的功率为550W。
进一步的，步骤（3）中所述的干燥处理的温度为83℃。
实施例3
一种木塑复合建筑材料用填料的制备方法，包括如下步骤：
（1）填料预处理：
a.先将凹凸棒土放入到磷酸溶液中浸泡处理25min，完成后取出再放入到硝酸溶液中浸泡处理20min，完成后取出放入到氢氧化钠溶液中浸泡处理15min，最后取出用去离子水冲洗一遍备用；
b.将操作a处理后的凹凸棒土放入到煅烧炉内进行煅烧处理，2h后取出备用；
c.将操作b处理后的凹凸棒土投入到粉碎机内进行粉碎处理，完成后取出备用；
（2）改性蛋白制备：
a.将玉米粉碎后过1000目，然后将粉碎的玉米粉投入到其总质量15倍的乙醇溶液中，不断搅拌混合处理25min后得混合液A备用；
b.将操作a所得的混合液A投入到恒温振荡器内震荡提取1.5h，取出后对混合液进行抽滤处理，得抽滤液备用；
c.将操作b所得的抽滤液与盐析液按照重量比1:1.5进行混合，放入到反应釜内不断超声处理15min后得混合液B备用；所述盐析液由如下重量份的物质组成：2份氯化钠、1份植酸、1.5份柠檬酸、4份硅烷偶联剂、3份十二烷基苯磺酸钠、100份水；
d.将操作c所得的混合液B投入到离心机内进行离心分离处理，完成后对离心所得的固体分离物进行干燥处理后得改性蛋白备用；
（3）改性处理：
将步骤（1）处理后的填料、步骤（2）所得的改性蛋白、去离子水按照重量比15:1.5:280进行混合放入到反应釜内，加热保持反应釜的温度为46℃，不断微波处理20min后取出过滤，对过滤所得的滤渣进行干燥处理后即得成品填料。
进一步的，步骤（1）操作a中所述的磷酸溶液的质量分数为8%，硝酸溶液的质量分数为10%，氢氧化钠溶液的质量分数为12%。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的煅烧处理时的温度控制为850℃。
进一步的，步骤（1）操作c中所述的粉碎处理后凹凸棒土的颗粒大小为500~600目。
进一步的，步骤（2）操作a中所述的乙醇溶液中乙醇的体积分数为55%。
进一步的，步骤（2）操作c中所述的超声处理的频率为85kHz。
进一步的，步骤（2）操作d中所述的离心分离处理时的离心转速为10000转/分钟。
进一步的，步骤（2）操作d中所述的干燥处理的温度为70℃。
进一步的，步骤（3）中所述的微波处理的功率为600W。
进一步的，步骤（3）中所述的干燥处理的温度为85℃。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例2相比，在步骤（3）改性处理中用等质量份的普通市售玉米醇溶蛋白取代改性蛋白成分，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，省去步骤（2）改性蛋白制备和步骤（3）改性处理处理操作，除此外的方法步骤均相同。
对照组
现有市售的凹凸棒土无机填料成分。
为了对比本发明效果，将上述实施例2、对比实施例1、对比实施例2、对照组对应的填料成分用于PVC木塑复合材料的制作中，其填充的重量百分比均为8%，其中PVC木塑复合材料的其余成分由如下重量份的物质组成：40份木粉、50份聚氯乙烯、8份发泡剂、3份分散剂；采用相同加工方法制成成品后，再对成品PVC木塑复合材料进行性能检测，具体对比数据如下表1所示：
表1
抗弯强度（MPa） 板面握钉力（kN） 吸水厚度膨胀率（%）
实施例2 16.7 1.38 0.46
对比实施例1 14.6 1.26 0.67
对比实施例2 13.0 1.11 0.89
对照组 12.6 1.02 0.92
注：上表1中所述的抗弯强度参照GB/T 24137-2009 的要求进行测试；所述的板面握钉力参照GB/T 17657-1999 中 4. 10 规定的方法进行测试；所述的吸水厚度膨胀率是指试样在水中浸泡96h后其厚度的膨胀率。
由上表1可以看出，本发明方法制得的填料能有效的改善木塑复合材料的综合使用性能，增强了其综合使用品质，极具推广使用价值。

Claims (10)

1.一种木塑复合建筑材料用填料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）填料预处理：
a.先将凹凸棒土放入到磷酸溶液中浸泡处理20~25min，完成后取出再放入到硝酸溶液中浸泡处理15~20min，完成后取出放入到氢氧化钠溶液中浸泡处理10~15min，最后取出用去离子水冲洗一遍备用；
b.将操作a处理后的凹凸棒土放入到煅烧炉内进行煅烧处理，1~2h后取出备用；
c.将操作b处理后的凹凸棒土投入到粉碎机内进行粉碎处理，完成后取出备用；
（2）改性蛋白制备：
a.将玉米粉碎后过1000目，然后将粉碎的玉米粉投入到其总质量12~15倍的乙醇溶液中，不断搅拌混合处理20~25min后得混合液A备用；
b.将操作a所得的混合液A投入到恒温振荡器内震荡提取1~1.5h，取出后对混合液进行抽滤处理，得抽滤液备用；
c.将操作b所得的抽滤液与盐析液按照重量比1:1~1.5进行混合，放入到反应釜内不断超声处理10~15min后得混合液B备用；所述盐析液由如下重量份的物质组成：1~2份氯化钠、0.5~1份植酸、1~1.5份柠檬酸、2~4份硅烷偶联剂、1~3份十二烷基苯磺酸钠、90~100份水；
d.将操作c所得的混合液B投入到离心机内进行离心分离处理，完成后对离心所得的固体分离物进行干燥处理后得改性蛋白备用；
（3）改性处理：
将步骤（1）处理后的填料、步骤（2）所得的改性蛋白、去离子水按照重量比12~15:1~1.5:260~280进行混合放入到反应釜内，加热保持反应釜的温度为42~46℃，不断微波处理15~20min后取出过滤，对过滤所得的滤渣进行干燥处理后即得成品填料。
2.根据权利要求1所述的一种木塑复合建筑材料用填料的制备方法，其特征在于，步骤（1）操作a中所述的磷酸溶液的质量分数为6~8%，硝酸溶液的质量分数为8~10%，氢氧化钠溶液的质量分数为10~12%。
3.根据权利要求1所述的一种木塑复合建筑材料用填料的制备方法，其特征在于，步骤（1）操作b中所述的煅烧处理时的温度控制为800~850℃。
4.根据权利要求1所述的一种木塑复合建筑材料用填料的制备方法，其特征在于，步骤（1）操作c中所述的粉碎处理后凹凸棒土的颗粒大小为500~600目。
5.根据权利要求1所述的一种木塑复合建筑材料用填料的制备方法，其特征在于，步骤（2）操作a中所述的乙醇溶液中乙醇的体积分数为50~55%。
6.根据权利要求1所述的一种木塑复合建筑材料用填料的制备方法，其特征在于，步骤（2）操作c中所述的超声处理的频率为80~85kHz。
7.根据权利要求1所述的一种木塑复合建筑材料用填料的制备方法，其特征在于，步骤（2）操作d中所述的离心分离处理时的离心转速为9000~10000转/分钟。
8.根据权利要求1所述的一种木塑复合建筑材料用填料的制备方法，其特征在于，步骤（2）操作d中所述的干燥处理的温度为65~70℃。
9.根据权利要求1所述的一种木塑复合建筑材料用填料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述的微波处理的功率为500~600W。
10.根据权利要求1所述的一种木塑复合建筑材料用填料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述的干燥处理的温度为80~85℃。
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