[發明專利]表面水解改性芳綸纖維增強木塑復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201010248417.1
• 申請日: 2010-08-09
• 公開（公告）號: CN101875790A
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發明（設計）人: 王清文;歐榮賢;袁緋玭;王海剛;宋永明
• 申請（專利權）人: 東北林業大學
• 主分類號: C08L97/02
• 分類號: C08L97/02;C08L77/10;C08L25/06;C08L23/06;C08L23/12;C08L55/02;C08L51/00;C08L51/06;B29C47/92;D06M11/38;D06M101/36
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張果瑞

技術領域

本發明涉及表面水解改性芳綸纖維增強木塑復合材料及其制備方法，屬于結構和工程材料領域。

背景技術

木塑復合材料(WPC)可以利用廢棄木質纖維材料和廢舊塑料作為主要原料，綠色環保，可循環利用，成為解決天然及合成高分子材料廢棄物資源化高效利用問題的重要途徑而倍受關注。由于塑料的加入，增加了木材的表面硬度、尺寸穩定性、耐水性、耐腐蝕性，且一般不需要表面涂飾，符合未來經濟發展的需要，其前途不可估量。

正是由于木塑復合材料的眾多優點，使得其市場增長的很快，特別是在建筑及汽車方面的應用。而另一方面，急速擴張的市場又為木塑復合材料更廣泛的應用提出了更高的性能要求。比如，當其應用在結構和工程材料等領域，必須具有較高的綜合力學性能尤其是沖擊韌性。

強度和沖擊韌性是木塑復合材料的主要性能指標，如何提高木塑復合材料的強度和韌性，逐漸引起了人們的注意。目前大概存在以下幾種狀況：

1、許多偶聯劑（或相容劑）如馬來酸酐接枝聚烯烴、硅烷、異氰酸酯等被用于提高木塑復合材料的拉伸和彎曲強度，但是對于木塑復合材料的沖擊韌性改善效果不佳甚至有所降低。

2、丁苯橡膠（SBR）、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）、三元乙丙橡膠（EPDM）、馬來酸酐接枝乙烯丙烯橡膠（EPR-g-MA）等熱塑性彈性體的加入，使木塑復合材料的沖擊韌性或多或少得到了提高，但是其強度和模量有所降低。

3、采用木塑復合材料的發泡技術，這樣雖然能夠顯著提高其韌性和抗沖擊性能，但發泡造成材料的剛性、強度和蠕變性能較差，嚴重限制了其應用。

4、采用混雜復合材料因其含有兩種(或多種)增強纖維，其中一種纖維的優點可以彌補其它纖維的不足。從而通過適當的設計，能夠實現混雜復合材料在性能與成本上的平衡。玻璃纖維增強木塑復合材料符合這一設計思想，能同時提高木塑復合材料的強度和韌性，但玻纖生產過程影響人身健康，且玻纖密度高達2.5g/cm³，對擠出設備磨損嚴重，回收時產生環境污染。

綜上，現有的木塑復合材料難以科學合理地兼顧高強度和高沖擊韌性。

發明內容

本發明目的是為了解決現有的木塑復合材料難以科學合理地兼顧高強度和高沖擊韌性的問題，提供了一種表面水解改性芳綸纖維增強木塑復合材料及其制備方法。

本發明所述的表面水解改性芳綸纖維增強木塑復合材料，按重量份數比由100份的熱塑性塑料、50～360份的木質纖維材料、2～12份的水解處理芳綸纖維、4.5～32份的相容劑和0.75～8份的潤滑劑制成。

表面水解改性芳綸纖維增強木塑復合材料的制備方法包括如下步驟：

步驟一、按重量份數比稱取50～360份的木質纖維材料加入到高速混合機中攪拌，調節轉速將溫度控制在105℃～150℃之間，保持攪拌3分鐘～15分鐘，使木質纖維材料的含水率達到1.5%～2.5%之間；

步驟二、按重量份數比稱取100份的熱塑性塑料、2～12份的表面水解改性芳綸纖維、4.5～32份的相容劑和0.75～8份的潤滑劑依次加入到高速混合機中，與木質纖維材料一起進行預混，溫度控制在105℃～180℃之間，保持5分鐘～20分鐘，卸料至低速冷混機中，攪拌并通水冷卻，當物料的溫度低于80℃時出料，得到預混料；

步驟三、將預混料通過螺桿擠出機擠出成型，得到表面水解改性芳綸纖維增強木塑復合材料，擠出機筒加熱溫度控制在130℃～185℃之間，口模溫度控制在140℃～190℃之間。

本發明的優點：

采用本發明制造的表面水解改性芳綸纖維增強木塑復合材料，在保持了木塑復合材料的外觀近似木材，可以用刨切、鋸、打釘、擰鉆等加工木材的方式加工，優異的環境學特性，如隔熱、隔音、耐候性好、耐水、耐腐蝕等優點外，其力學性能比普通木塑復合材料顯著提高，尤其是力學強度和抗沖擊性能同時得到顯著改善，從根本上解決了以往木塑復合材料技術的產品力學強度低、脆性大的問題。