[發明專利]利用無機填料降低竹/塑復合材料熱膨脹系數的方法

無效

• 申請號: 201310041771.0
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103087416A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 黃潤州;吳清林;張洋;徐信武;周兆兵
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L23/06;C08L97/02;C08H8/00;C08K3/26
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 沈根水

技術領域

本發明涉及的是一種利用無機填料降低竹/塑復合材料熱膨脹系數的方法，屬于竹/塑復合材料技術領域。?

背景技術

竹（木）塑復合材料已經逐漸成為一種重要的功能性材料。與傳統的木質復合材料相比,?竹（木）塑復合材料比塑料硬度高，具有熱塑性塑料的加工性的特點，能重復使用和回收再利用，并可生物降解。熱膨脹性能在機械和熱力學性能研究中的一項重要的指標，其數值是工程材料設計中的一個重要參數。在溫度改變時，材料內部的自由體積增加，從而產生熱能，出現熱膨脹現象。線性膨脹系(LTEC)是一個重要的工程設計參數,可以用來測量材料隨著溫度升高后的尺寸變化,對材料的使用和開發都起著至關重要的作用,在工程材料組裝時顯的尤為重要。影響高聚物熱膨脹系數的因素有高聚物的密度，結晶度，晶體尺寸，加工過程（擠出速度，擠出壓力及擠出溫度）等。對于復合材料而言，除了基體本身的性能外，填料長寬比、質量分數、方向和分布也都對復合材料的熱膨脹系數也有一定的影響作用。木材（沿著木材順紋方向）和礦物（如碳酸鈣）的LTEC值約是塑料LTEC值的1/20，生物纖維增強復合材料的1/10，其垂直于木紋方向（徑向和弦向）的LTEC值與木材的比重成比例，約為沿著木材順紋方向LTEC值的5-10倍。因此，無機礦物與生物纖維可作為降低高聚物熱膨脹系數的增強材料使用。?

發明內容

本發明提出的是一種利用無機填料降低竹/塑復合材料熱膨脹系數的方法，其目的是降低芯-表結構木塑復合材料的熱膨脹系數。?

本發明的技術解決方案：利用無機礦物為增強材料降低竹塑復合材料熱膨脹系數的方法；該方法包括如下工藝步驟：?

一、取原料，包括：

1）塑料，塑料包括聚乙烯和聚丙烯，聚乙烯和聚丙烯的質量百分比為聚乙烯：聚丙烯=1：9；

2）沉淀碳酸鈣，以40?wt％質量分數；

3）竹纖維，以40?wt％質量分數或經硅烷處理過的竹纖維?，分別以40?wt％質量分數；

4）竹顆粒，以40?wt％質量分數或經硅烷處理過的竹顆粒，分別以40?wt％質量分數；

5）經硅烷處理過的竹纖維、經硅烷處理過的竹顆粒是由以下方法處理制得：首先將待硅烷處理的竹纖維和竹顆粒在85?°C下烘干24?h，保證其含水率在2?％以下，同時制備處理液；該處理液由甲醇、純凈水和硅烷溶液組成，按質量分數比為8.1:0.9:1，其中硅烷溶液是1-?氨基-1-氨丙基-三甲氧基硅烷含量大于等于60％，硅烷溶液的質量為待硅烷處理的竹纖維和竹顆粒質量的3?wt％；然后將干燥好的竹纖維和竹顆粒在室溫25?°C下浸漬1?h；浸漬完成后,將浸漬過的竹纖維和竹顆粒在85°C下烘干24?h后過目100目；

二、由單一的填料加入：包括：沉淀碳酸鈣、?竹纖維、竹顆粒或經硅烷處理過的竹纖維和經硅烷處理過的竹顆粒，其中；?竹纖維、竹顆粒或經硅烷處理過的竹纖維和經硅烷處理過的竹顆粒，分別以40?wt％質量分數增強塑料基體；沉淀碳酸鈣從3?wt％,7wt％,10wt％15wt％至30wt％的質量分數分別增強塑料基體；

三、塑化造粒，將上述原料加入雙螺桿擠出機中，以轉速90?r/?min、溫度為155℃-180℃進行塑化造粒；

四、制成的基體顆粒，溫度85℃，干燥24?h；

五、試樣制備，經干燥后的基體顆粒加入Plus?35?型注入成型機制樣，注射溫度為?175℃，成型溫度?68?℃，未添加助劑的塑料R-PP&PE基體的試樣注射溫度為180℃，成型溫度?54?℃；

六、試樣制備完成后，在室溫下冷卻72?h。

本發明的優點：通過無機填料的使用，使得竹塑復合材料的熱膨脹系數得到降低。本方法操作簡單可行，效果好，可廣泛應用于竹（木）塑復合材料熱膨脹系數的改性。?

具體實施方式

實施例

利用無機礦物為增強材料降低竹塑復合材料熱膨脹系數的方法；包括如下工藝步驟：?

一、取原料，包括

1）塑料R-PP&PE，塑料R-PP&PE包括聚乙烯和聚丙烯，聚乙烯和聚丙烯的質量百分比為聚乙烯：聚丙烯=1：9；

2）沉淀碳酸鈣PCC，以40?wt％質量分數；

3）竹纖維RBF，以40?wt％質量分數或經硅烷處理過的竹纖維TRBF?，分別以40?wt％質量分數；

4）竹顆粒GBP，以40?wt％質量分數或經硅烷處理過的竹顆粒TGBP，分別以40?wt％質量分數；