本发明涉及木材加工领域， 具体地， 本发明涉及一种木粉的预处理方法。 背景技术

木塑复合材料由于其兼具木材与塑料的优良性 能以及其对环境友好和可回 收利用的特点已被广泛应用于各个领域， 木塑产业得到了迅速发展。 由于木材 纤维表面存在大量的羟基， 所以木材具有很强的极性， 且容易吸潮， 而大部分 树脂都是非极性的或是极性较小， 因此两者复合时相容性不好， 具有较明显的 相界面， 从而导致木塑复合材料的力学性能不佳。 而且大量的羟基在木材纤维 表面形成分子间氢键， 使木材不易于在非极性聚合物基体中分散， 在复合材料 的制备过程中， 木材纤维趋于相互聚集， 形成纤维团、 束， 引起应力集中及产 生缺陷的几率增大， 也造成材料力学性能的下降。 因此， 提高木塑复合材料的 界面粘接性， 解决好木质材料与树脂的界面粘合作用及木质 材料在树脂基体中 的分散性是提高木塑复合材料性能的关键问题 ， 这也是目前研究的重点和难点。

目前， 常用的木粉预处理方法主要包括物理改性和化 学改性。 物理改性包 括热处理、 碱处理、 辐射处理、 放电处理、 气爆处理等， 化学方法主要是在木 纤维表面通过对极性官能团进行酰化、 醚化、 接枝共聚等进行改性处理， 使其 生成非极性化学官能团并具有流动性， 使木材表面极性与树脂表面相似， 以降 低树脂基体与木质材料表面之间的相斥性， 达到提高界面粘合的目的。 从效果 来看， 化学改性比物理改性要好， 但化学改性往往要比物理改性复杂。

CN 1876724A公开了农业秸秆基木塑复合材料及组合� ��艺方法。 原料包括 塑化农业秸秆粉颗粒料、 热塑性塑料、 润滑剂包括二甲基硅油、 硬脂酸和聚酯 腊，增容剂为丙烯酸 -苯乙烯-马来酸酐交替共聚物，增塑剂为邻苯� ��甲酸二辛酯， 阻燃剂为氧化铁红。 其制备方法是将上述原料混合搅拌均匀， 送入成型机制得 型材。 但该方法釆用传统混合方式， 助剂与秸秆粉粒和塑料混合不够均匀， 会 影响木塑材料的界面粘合性， 而本发明釆用的气液固三相流化床可使木粉与 硅 油充分混合改性， 且能够实现操作的连续性。

因此， 开发一种可循环、 环保高效、 工艺简单、 便于工业化， 并且制备得 到的改性木粉具有优异的物理性能和机械性能 的木粉改性方法是所属领域的技 术难题。

发明内容

针对现有技术的不足， 本发明的目的之一在于提供一种木粉的预处理 方法， 其釆用硅油对木粉进行改性处理， 与现有技术相比， 具有可循环、 环保高效、 工艺简单、 便于工业化等优点。

所述木粉的预处理方法包括： 将低粘度硅油、 活性硅油和木粉充分混合， 得到改性木粉， 其中， 所述低粘度硅油 25°C的粘度为 0.5-40mPa.s。

优选地， 所述混合在流化床中进行； 优选地， 所述流化床为气液固三相流 化床。

优选地， 所述木粉的预处理方法包括： 将低粘度硅油与活性硅油的混合物 预热后， 分别从塔底和塔侧引入气液固三相流化床， 木粉从底部引入气液固三 相流化床， 从塔底通入热空气进行流化， 得到改性木粉， 其中， 所述低粘度硅 油 25 °C的粘度为 0.5-40mPa.s。

优选地， 所述木粉为树木粉、 锯末粉、 木材废料粉、 果壳粉或农作物粉中 的任意 1种或者至少 2种的组合。

在本文中， 所述活性硅油是指具有反应活性的硅油。 优选地， 所述木粉的粒径为 10〜150 目， 进一歩优选为 15〜120 目， 特别优 选为 20〜100目； 如果木粉的粒径大于所述尺寸， 即需要预先对其进行粉碎。

优选地， 所述木粉含水量<3wt%， 例如 2.9wt%、 2.8wt%、 2.5wt%、 2wt%、 1.8wt%、 1.5wt%、 1.2wt%、 lwt%、 0.8wt%、 0.5wt%、 0.2wt%、 0.1wt%或 0.05wt% 等； 如果其含水量 3wt%， 那么就需要在与低粘度硅油和活性硅油混合前 对其 进行干燥； 优选地， 所述干燥温度为 50〜150°C， 进一歩优选为 70〜130°C， 特别 优选为 80〜120°C ; 优选地， 所述干燥时间为至少 0.5h， 进一歩优选为 0.8〜6h， 特别优选为 l〜4h; 优选地， 所述干燥在烘箱中进行。

优选地， 所述低粘度硅油为聚二甲基硅氧垸、 环戊硅氧垸、 环己硅氧垸、 环十甲基环五硅氧垸或环十二甲基环六硅氧垸 中的任意 1种或者至少 2种的组 合。

优选地， 所述低粘度硅油为低粘度挥发性硅油； 优选地， 所述低粘度挥发 性硅油 25 °C的粘度为 l-27mPa. _{S ;} 优选地， 所述低粘度挥发性硅油的沸点为 200-300 °C， 特别优选 220-270 °C。

所述低粘度硅油的例子如道康宁的 XIAMETER® PMX-0245、 XIAMETER® PMX-0246, XIAMETER® PMX-0345, Silok®2945、 信越的 KF-96L、 KF-995、 瓦克的 AK10、 东芝 GE-9981等。

优选地， 所述活性硅油为氨基硅油和 /或羟基硅油； 优选地， 所述氨基硅油 的氨基含量为 0.2-1.65wt%， 特别优选 0.37-1.5wt%； 优选地， 所述羟基硅油的羟 基含量为 2-16wt%， 特别优选 2.5-7wt%。

优选地， 所述活性硅油的粘度为 38-120mPa.s， 进一歩优选 45-100mPa.s， 特别优选 50-75mPa.s。

氨基硅油具体产品如道康宁 XIAMETER® OFX-8040 , XIAMETER® OFX-8630, XIAMETER® OFX-8803、 XIAMETER® OFX-8813、 XIAMETER® OFX-8822 等； 羟基硅油具体产品如道康宁 XIAMETER® PMX-0156 , XIAMETER® PMX-0930等。

优选地， 所述低粘度硅油和活性硅油的体积比为 0.2: 1-6: 1， 特别优选 0.5:1-4.5:1。

优选地， 所述低粘度硅油和活性硅油的总量与木粉的质 量比为 0.001 : 1-0.01 :1 , 特别优选 0.003:1-0.006:1。

所述气液固三相循环流化床中的气、 液、 固三相分别为空气、 硅油混合物 和木粉。

优选地， 所述气液固三相循环流化床中气体流速为 0.0100-2.1300m/s， 进一 歩优选 0.0250- 1.8500m/s， 特别优选 0.0410-1.2000m/s。

优选地， 所述低粘度硅油与活性硅油的混合物预热后的 温度为 80〜150°C， 进一歩优选为 90〜130°C， 特别优选 100-120°C。

优选地， 所述热空气的温度为 50〜110°C， 进一歩优选为 55〜100°C， 特别优 选 60-95°C。

优选地， 所述流化处理时间为 10-95分钟， 特别优选 15-50分钟。

优选地， 将改性木粉与塑料粉料混合并挤出、 造粒， 最后压制或注塑成型; 优选地， 所述混合时间为至少 4min， 进一歩优选为 5〜25min， 特别优选为 5〜15min;优选地，所述混合在高速混合机中进� �；所述挤出釆用双螺杆挤出机； 优选地， 螺杆的温度为 140°C -220 °C， 螺杆转速为 12-250r/min， 喂料速度为 10-57r/min, 切粒速度为 60-160r/min。

优选地， 所述木粉的预处理方法包括以下歩骤：

( 1 ) 将木粉粉碎过筛， 粒径为 10〜150目， 然后将木粉在 50〜150°C干燥至 少 0.5h至含水量<3wt%；

(2)将低粘度硅油与活性硅油的混合物预热至 80〜150°C后， 分别从塔底和 塔侧引入气液固三相流化床， （1 ) 中所述的木粉从底部引入气液固三相流化床， 从塔底通入温度为 50〜110°C的热空气， 流化 10-95分钟， 得到改性木粉； 其中， 低粘度硅油和活性硅油的体积比为 0.2:1-6:1， 硅油混合物与木粉的重量比为 0.001 : 1-0.01 :1 , 控制气体流速为 0.0100-2.1300m/s o

本发明的目的之二在于提供一种改性木粉， 所述改性木粉由本发明所述方 法制备。

根据本发明所述方法制备的木粉， 经测试接触角大于 100°， 300h吸湿率小 于 2%， 说明其改性后具备优良的疏水性和防返潮性能 ， 与现有技术相比， 本发 明还具有可循环、 环保高效、 工艺简单、 便于工业化等优点。

具体实施方式

为便于理解本发明， 本发明列举实施例如下。 本领域技术人员应该明了， 所述实施例仅仅是帮助理解本发明， 不应视为对本发明的具体限制。

在以下各实施例中， 釆用以下方法对改性木粉进行性能测试：

用德国 Kruss公司 DSA100静态接触角测定仪测定处理后的木粉疏水 性能： 将木粉在粉末压片机上压制成片， 压强为 20MPa， 保压 5min， 形成厚度均匀的 圆形薄片， 测定水滴在木粉压片上的接触角。

根据本发明所述方法制备的木粉， 与塑料粉体经过双螺杆挤出后得到木塑 复合材料， 造粒经压制或注塑成型， 其弯曲强度按照 GB/T 9341-2008测定， 弹 性模量测试按照 GB/T 17657-1999测定，拉伸性能测试按照 GB/T 1040-92测定， 冲击强度按照 GB/T 1043.1-2008测定， 硬度测试按照 GB9342-88测定。

吸湿性能测试： 将木塑复合材料试件放入恒温恒湿箱内容器隔 板上， 按吸 湿时间 300h取出称质量， 按照质量差计算吸湿率。

实施例 1

首先用磨粉机将木粉粉碎至 100 目， 然后将木粉放入 110°C烘箱中干燥 lh (含水量<3wt%)， 然后冷却至 40 °C。 将低粘度硅油 XIAMETER® PMX-0244和 氨基硅油 XIAMETER® OFX-8040按照 0.2:1(V/V)混合， 预热至 100 °C后， 分别 从塔底和塔侧引入气液固三相流化床， 木粉按照硅油混合物：木粉重量比 0.001 : 1 从底部引入气液固三相流化床， 从塔底通入温度为 60 °C的热空气进行流化， 控 制气体流速为 0.0100m/ _S ， 处理时间为 15分钟， 得到改性木粉。 将改性木粉与 PE粉料在高速混合机中混合 5min， 然后将混料在双螺杆挤出机中反应挤出， 设 置螺杆的温度为 220 °C， 螺杆转速为 25r/min， 喂料速度为 57r/min， 切粒速度为 160r/min; 挤出的复合材料冷却造粒后经压制或注塑成型 。

改性木粉压制成片， 测量水滴在木粉压片上的接触角为 103.05 ° ， 得到的 木塑复合材料的拉伸强度为 42.8MPa， 冲击强度为 6.2kJ/m ² ， 弯曲强度为 51.7MPa, 弹性模量 1954.45MPa， 硬度为 43.1， 吸湿率为 1.5%。

实施例 2

首先用磨粉机将木粉粉碎至 40目，然后将木粉放入 80°C烘箱中干燥 4h (含 水量 <3wt%)， 然后冷却至 30°C。 将低粘度硅油 XIAMETER® PMX-0246和氨基 硅油 XIAMETER® OFX-8630按照 6:1 (V/V)混合， 预热至 120 °C后， 分别从塔 底和塔侧引入气液固三相流化床， 木粉按照硅油混合物：木粉重量比 0.01 :1从底 部引入气液固三相流化床， 从塔底通入温度为 70°C的热空气进行流化， 控制气 体流速为 1.2000m/s， 处理时间为 30分钟， 得到改性木粉。 将改性木粉与 PP粉 料在高速混合机中混合 15min， 然后将混料在双螺杆挤出机中反应挤出， 设置螺 杆的温度为 200 °C， 螺杆转速为 12r/min， 喂料速度为 10r/min， 切粒速度为 60r/min; 挤出的复合材料冷却造粒后经压制或注塑成型 。

改性木粉压制成片， 测量水滴在木粉压片上的接触角为 134.73 ° ， 得到的 木塑复合材料的拉伸强度为 53.3MPa， 冲击强度为 8.4kJ/m ² ， 弯曲强度为 74.9MPa, 弹性模量 2107.36MPa， 硬度为 33.5， 吸湿率为 0.4%。

实施例 3

首先用磨粉机将木粉粉碎至 80目，然后将木粉放入 90°C烘箱中干燥 2h (含 水量 <3wt%)， 然后冷却至 40°C。 将低粘度硅油 XIAMETER®PMX-0245和羟基 硅油 XIAMETER® PMX-0156按照 0.2： 1 (V/V)混合， 预热至 110 °C后， 分别从塔 底和塔侧引入气液固三相流化床，木粉按照硅 油混合物：木粉重量比 0.003:1从底 部引入气液固三相流化床， 从塔底通入温度为 80°C的热空气进行流化， 控制气 体流速为 2.1300m/s， 处理时间为 45分钟， 得到改性木粉。 将改性木粉与 PVC 粉料在高速混合机中混合 lOmin, 然后将混料在双螺杆挤出机中反应挤出， 设置 螺杆的温度为 140°C， 螺杆转速为 20r/min， 喂料速度为 30r/min， 切粒速度为 80r/min; 挤出的复合材料冷却造粒后经压制或注塑成型 。

改性木粉压制成片， 测量水滴在木粉压片上的接触角为 110.92 ° ， 得到的 木塑复合材料的拉伸强度为 62.4MPa， 冲击强度为 9.7kJ/m ² ， 弯曲强度为 73.2MPa, 弹性模量 2454.38MPa， 硬度为 51.8， 吸湿率为 1.2%。

实施例 4

首先用磨粉机将木粉粉碎至 60目， 然后将木粉放入 100°C烘箱中干燥 1.5h (含水量<3wt%)， 然后冷却至 30°C。 将低粘度硅油 XIAMETER® PMX-0344和 羟基硅油 XIAMETER® PMX-0930按照 3: 1(V/V)混合， 预热至 105 °C后，分别从 塔底和塔侧引入气液固三相流化床， 木粉按照硅油混合物：木粉重量比 0.006:1 从底部引入气液固三相流化床， 从塔底通入温度为 90 °C的热空气进行流化， 控 制气体流速为 0.0410m/s， 处理时间为 25分钟， 得到改性木粉。 将改性木粉与 PS粉料在高速混合机中混合 7min， 然后将混料在双螺杆挤出机中反应挤出， 设 置螺杆的温度为 190 °C， 螺杆转速为 60r/min， 喂料速度为 57r/min， 切粒速度为 HOr/min; 挤出的复合材料冷却造粒后经压制或注塑成型 。

改性木粉压制成片， 测量水滴在木粉压片上的接触角为 113.06° ， 得到的 木塑复合材料的拉伸强度为 45.1MPa， 冲击强度为 5.7kJ/m ² ， 弯曲强度为 59.3MPa， 弹性模量 2954.38MPa， 硬度为 39.2， 吸湿率为 1.0%。

实施例 5

首先用磨粉机将木粉粉碎至 90目，然后将木粉放入 105 °C烘箱中干燥 2h(含 水量 <3wt%)， 然后冷却至 40°C。 将低粘度硅油 XIAMETER® PMX-0345 (217 ) 和氨基硅油 XIAMETER®OFX-8803按照 1.7:1(V/V)， 分别从塔底和塔侧引入， 与木粉按照重量比 0.005:1引入气液固三相流化床， 控制气体流速为 1.8500m/s， 处理时间为 50分钟， 得到改性木粉。 将改性木粉与 PS粉料在高速混合机中混 合 13min， 然后将混料在双螺杆挤出机中反应挤出， 设置螺杆的温度为 180°C， 螺杆转速为 40r/min， 喂料速度为 35r/min， 切粒速度为 70r/min _; 挤出的复合材 料冷却造粒后经压制或注塑成型。

改性木粉压制成片， 测量水滴在木粉压片上的接触角为 129.40° ， 得到的 木塑复合材料的拉伸强度为 48.8MPa， 冲击强度为 7.1kJ/m ² ， 弯曲强度为 65.7MPa, 弹性模量 1762.14MPa， 硬度为 53.6， 吸湿率为 0.7%。

实施例 6

首先用磨粉机将木粉粉碎至 50目，然后将木粉放入 85°C烘箱中干燥 3h (含 水量 <3wt% )， 然后冷却至 30 °C。 将低粘度硅油 KF-96L 和氨基硅油 XIAMETER®OFX-8813按照 0.5:1(V/V)混合，预热至 115°C后，分别从塔底和塔 侧引入气液固三相流化床，木粉按照硅油混合 物：木粉重量比 0.004:1从底部引入 气液固三相流化床， 从塔底通入温度为 95°C的热空气进行流化， 控制气体流速 为 0.0250m/s， 处理时间为 40分钟， 得到改性木粉。 将改性木粉与 ABS粉料在 高速混合机中混合 15min， 然后将混料在双螺杆挤出机中反应挤出， 设置螺杆的 温度为 210°C， 螺杆转速为 12-250r/min， 喂料速度为 10-57r/min， 切粒速度为 60-160r/min; 挤出的复合材料冷却造粒后经压制或注塑成型 。

改性木粉压制成片， 测量水滴在木粉压片上的接触角为 106.10° ， 得到的 木塑复合材料的拉伸强度为 67.7MPa， 冲击强度为 12.4kJ/m ² ， 弯曲强度为 98.5MPa， 弹性模量 3325.11MPa， 硬度为 54.8， 吸湿率为 1.1%。

实施例 7

首先用磨粉机将木粉粉碎至 70 目， 然后将木粉放入 95°C烘箱中干燥 2.5h (含水量<3wt%)， 然后冷却至 40。C。 将低粘度硅油 Silok®2945 (200) 和氨基 硅油 XIAMETER® OFX-8822按照 4.5:1(V/V)混合， 预热至 107°C后， 分别从塔 底和塔侧引入气液固三相流化床，木粉按照硅 油混合物：木粉重量比 0.007:1从底 部引入气液固三相流化床， 从塔底通入温度为 85°C的热空气进行流化， 控制气 体流速为 0.1300m/s， 处理时间为 35分钟， 得到改性木粉。 将改性木粉与 PET 粉料在高速混合机中混合 8min， 然后将混料在双螺杆挤出机中反应挤出， 设置 螺杆的温度为 210°C， 螺杆转速为 50r/min， 喂料速度为 27r/min， 切粒速度为 90r/min; 挤出的复合材料冷却造粒后经压制或注塑成型 。

改性木粉压制成片， 测量水滴在木粉压片上的接触角为 115.56° ， 得到的 木塑复合材料的拉伸强度为 53.6MPa， 冲击强度为 8.2kJ/m ² ， 弯曲强度为 65.3MPa, 弹性模量 2497.12MPa， 硬度为 45.9， 吸湿率为 0.9%。

实施例 8 首先用磨粉机将木粉粉碎至 10目， 然后将木粉放入 150°C烘箱中干燥 0.5h (含水量<3^%)， 然后冷却至 40。C。 将低粘度硅油 Silok®2945 (200) 和氨基 硅油 XIAMETER® OFX-8822按照 0.5:1(V/V)混合， 预热至 80°C后， 分别从塔 底和塔侧引入气液固三相流化床，木粉按照硅 油混合物：木粉重量比 0.007:1从底 部引入气液固三相流化床， 从塔底通入温度为 50°C的热空气进行流化， 控制气 体流速为 0.0200m/s， 处理时间为 75分钟， 得到改性木粉。 将改性木粉与 PET 粉料在高速混合机中混合 4min， 然后将混料在双螺杆挤出机中反应挤出， 设置 螺杆的温度为 200°C， 螺杆转速为 15r/min， 喂料速度为 12r/min， 切粒速度为 130r/min; 挤出的复合材料冷却造粒后经压制或注塑成型 。

改性木粉压制成片， 测量水滴在木粉压片上的接触角为 102.16° ， 得到的 木塑复合材料的拉伸强度为 49.1MPa， 冲击强度为 7.5kJ/m ² ， 弯曲强度为 60.9MPa, 弹性模量 2318.63MPa， 硬度为 37.2， 吸湿率为 1.6%。

实施例 9

首先用磨粉机将木粉粉碎至 150 目， 然后将木粉放入 50°C烘箱中干燥 10h (含水量<3^%)， 然后冷却至 40。C。 将低粘度硅油 Silok®2945 (200) 和氨基 硅油 XIAMETER® OFX-8822按照 5:1(V/V)混合， 预热至 150°C后， 分别从塔底 和塔侧引入气液固三相流化床，木粉按照硅油 混合物：木粉重量比 0.002:1从底部 引入气液固三相流化床， 从塔底通入温度为 110°C的热空气进行流化， 控制气体 流速为 2.0000m/s， 处理时间为 25分钟， 得到改性木粉。 将改性木粉与 PET粉 料在高速混合机中混合 lOmin,然后将混料在双螺杆挤出机中反应挤出， 设置螺 杆的温度为 180 °C， 螺杆转速为 180r/min， 喂料速度为 45r/min， 切粒速度为 70r/min; 挤出的复合材料冷却造粒后经压制或注塑成型 。

改性木粉压制成片， 测量水滴在木粉压片上的接触角为 100.43 ° ， 得到的 木塑复合材料的拉伸强度为 45.2MPa， 冲击强度为 6.8kJ/m ² ， 弯曲强度为 54.7MPa, 弹性模量 2293.05MPa， 硬度为 38.6， 吸湿率为 1.9%。

应该注意到并理解， 在不脱离后附的权利要求所要求的本发明的精 神和范 围的情况下， 能够对上述详细描述的本发明做出各种修改和 改进。 因此， 要求 保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定 示范教导的限制。

申请人声明， 本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工 艺设备和工艺 流程， 但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺 流程， 即不意味着本发明 必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实 施。 所属技术领域的技术人员应 该明了， 对本发明的任何改进， 对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的 添加、 具体方式的选择等， 均落在本发明的保护范围和公开范围之内。