[發明專利]一種玄武巖長纖維增強木塑及其制備方法

有效

• 申請號: 201410309726.3
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN104073012A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 許世華;何軍;李靖;戴東花;嚴永剛;陳龍
• 申請（專利權）人: 江蘇旭華圣洛迪建材有限公司
• 主分類號: C08L97/02
• 分類號: C08L97/02;C08L23/06;C08L23/12;C08K9/06;C08K9/04;C08K7/10;C08J5/06;B29C47/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及一種木塑材料，具體涉及一種玄武巖長纖維增強木塑及其制備方法，屬于材料領域。

背景技術

玄武巖纖維(Basalt?Fiber,簡稱BF)是天然玄武巖礦石經高溫熔融后通過鉑銠合金拉絲制成的一種新型高性能纖維，近年來隨著全球低能耗生產裝置的誕生，其高性價比優勢逐漸凸顯出來。玄武巖纖維原料來源廣、成本低，并具有耐高溫、耐腐蝕、隔熱、吸音及低吸濕等優良性能，被認為有望代替價格昂貴的碳纖維而成為新興高強纖維，已廣泛應用于交通路面，建筑加固等諸多領域。

玄武巖纖維還可以用于增強木塑材料，將玄武巖纖維用硅烷偶聯劑處理后，與普通木塑的原料經過造粒和擠出的多重剪切加工，實際保留在材料中的起增強作用的玄武巖纖維長度一般小于1mm，其強度比普通木塑大幅提高，彎曲強度高達60-75MPa，彎曲彈性模量高達4500-5000MPa，沖擊強度高達15-18kJ/m²，但這并沒有充分發揮玄武巖長纖維的高強度優勢。

發明內容

為解決現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種力學性能超級優異的長纖維增強木塑及其制備方法。

為了實現上述目標，本發明采用如下的技術方案：

一種玄武巖長纖維增強木塑，包含如下組分且各組分的重量份數分別為：改性玄武巖長纖維：0.1-0.5份；木纖維：40-60份；廢塑料PE或PP：30-40份；相容劑：3-5份；潤滑劑3-6份。

前述改性玄武巖長纖維是將長卷玄武巖纖維浸泡或以一定速度通過裝有改性劑的溶劑槽中而制成的，所述改性劑包括如下組分且各組分的重量份數分別為：鈦酸酯：10-40份；硅烷偶聯劑：10-40份；環氧丙烯酸樹脂：20-40份；異氰尿酸三縮水甘油酯：20-40份。

前述潤滑劑包括硬脂酸、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、石蠟的一種或幾種。

前述相容劑為馬來酸酐接枝PE。

前述的一種玄武巖長纖維增強木塑的制備方法，包括如下步驟：

S1、表面改性玄武巖長纖維：將10-40份鈦酸酯、10-40份硅烷偶聯劑、20-40份環氧丙烯酸樹脂及20-40份異氰尿酸三縮水甘油酯混合均勻制成改性劑置于一溶劑槽內，然后將直徑為5-30微米的玄武巖長卷纖維以1-2m/min的速度通過溶劑槽內，纖維浸入改性劑中，改性劑中的四種組分均與玄武巖長纖維表面的羥基發生反應，然后再以1-3m/min的速度將纖維通過微波干燥箱干燥成卷；

S2、造粒：將木纖維：40-60份、廢塑料PE或PP：30-40份、馬來酸酐接枝PE相容劑：3-5份、潤滑劑3-6份混合造粒；

S3、擠出：將步驟S2造粒后的物料加入錐形雙螺桿擠出機中進行擠出成型，錐形雙螺桿擠出機共有按進料方向順序設置的四個區，在第三區和第四區的機筒正上方中心位置各開一個孔，孔直徑為1-2cm，成卷的經表面處理的玄武巖纖維分別插入第三區和第四區的兩個開孔處，混合擠出得到玄武巖長纖維增強木塑。

優選地，步驟S1中，干燥溫度為60-80℃。

本發明的有益之處在于：本發明將經過表面改性處理的玄武巖長纖維用于增強木塑材料，相容性好，玄武巖長纖維分別插入第三區和第四區的開孔處，在經過第三區時，較多纖維被剪切成3-10mm的中短纖維，在經過第四區時，長纖維收到的剪切力較小，纖維長度一般為10-20mm，這樣一來，在木塑型材內就分布了3-20mm的玄武巖纖維，結合合理選擇各組分的重量份數，最終產品的彎曲強度、彎曲彈性模量、抗沖擊強度等力學性能都得到了顯著的提升。

具體實施方式

以下結合具體實施例對本發明作具體的介紹。

實施例1

S1、表面改性玄武巖長纖維：將20份鈦酸酯、20份硅烷偶聯劑、40份環氧丙烯酸樹脂及20份異氰尿酸三縮水甘油酯混合均勻制成改性劑置于一溶劑槽內，然后將直徑為5微米的玄武巖長卷纖維以1m/min的速度通過溶劑槽內，纖維浸入改性劑中，改性劑中的四種組分均與玄武巖長纖維表面的羥基發生反應，然后再以1m/min的速度將纖維通過微波干燥箱干燥成卷，干燥溫度為75℃；改性后的玄武巖長纖維與木塑材料的相容性好，因而能夠成功地將其應用于增強木塑材料的力學性能；

S2、造粒：將木纖維：49份、廢塑料PE：40份、馬來酸酐接枝PE相容劑：5份、潤滑劑硬脂酸6份混合造粒；