[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)度木塑包覆共擠復(fù)合材料及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410722464.3
• 申請(qǐng)日: 2014-12-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105644074A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張安將;趙永青;韓振;徐婷;薛立新
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號(hào): B32B21/02
• 分類號(hào): B32B21/02;B32B27/06;B32B27/18;B32B37/02;C08L97/02;C08L23/06;C08L23/12;C08L23/08;C08K13/04;C08K7/14;C08K3/26;C08K3/34;B29C47/92
• 代理公司: 北京鴻元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 單英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于木塑復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)度木塑包覆共擠復(fù)合 材料及其制備方法。

背景技術(shù)

木塑復(fù)合材料是以農(nóng)林生物質(zhì)資源為主要原料，通過(guò)機(jī)械破碎、化學(xué)改性等 預(yù)處理，與一定比例的熱塑性聚合物在混煉設(shè)備中經(jīng)熔融、混煉，然后經(jīng)擠出、 定型、冷卻等工藝成型的一種新型復(fù)合材料。木塑復(fù)合材料結(jié)合了生物質(zhì)資源的 可再生和高分子材料的可加工成型特點(diǎn)，可在充分利用廢棄生物質(zhì)的同時(shí)又可減 少不可降解石油基塑料的使用量，是一種極具發(fā)展前途的“低碳、綠色、可循環(huán)” 材料。作為一種新型的復(fù)合材料，木塑復(fù)合材料除具有在環(huán)境保護(hù)和資源利用方 面的重要意義外，其優(yōu)勢(shì)還表現(xiàn)在具有良好的綜合性能和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，如具有良 好的力學(xué)性能、機(jī)械加工特性、環(huán)境適應(yīng)性能、表面性能等特點(diǎn)。目前，木塑復(fù) 合材料因具有很多明顯的優(yōu)勢(shì)，已被廣泛應(yīng)用于建筑、家具、車輛、包裝、運(yùn)輸 等多個(gè)領(lǐng)域，發(fā)展前景十分廣闊，是近年來(lái)所有復(fù)合材料中需求增長(zhǎng)最快的產(chǎn)品 之一。

然而，木塑復(fù)合材料也存在一些不足的地方，如耐磨、耐低溫、抗沖擊、抗 紫外、抗蠕變等性能不理想。目前一般采用包覆共擠技術(shù)改善木塑復(fù)合材料型材 的耐磨、抗污、抗紫外性能，即在木塑型材擠出成型過(guò)程中在其芯層表面包覆一 層具有功能性的包覆層。公開(kāi)號(hào)為CN102757592A、CN103788555A、 CN103240940A的專利文獻(xiàn)公開(kāi)了有關(guān)一些包覆共擠木塑型材及其制備方法，然 而上述專利文獻(xiàn)中所涉及的芯層均選用生物質(zhì)粉料作為原料，其對(duì)木塑型材僅起 到“填充”作用，而無(wú)“增強(qiáng)”作用，因此木塑包覆共擠型材的力學(xué)性能較差， 尤其是抗沖擊和抗蠕變等性能仍沒(méi)有得到進(jìn)一步改善，這將大大限制了木塑復(fù)合 材料在一些對(duì)材料強(qiáng)度有特殊要求的工程領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍；另外，上述專利文 獻(xiàn)中所涉及的包覆層以聚合物為主要成分，其抗蠕變和抗沖擊等性能，以及與包 覆層之間的結(jié)合力仍然有待進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述木塑包覆共擠復(fù)合材料的技術(shù)現(xiàn)狀，本發(fā)明旨在提供一種高強(qiáng)度木 塑包覆共擠復(fù)合材料，其具有高強(qiáng)度、抗沖擊、抗蠕變等性能。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的所采用的技術(shù)方案為：一種高強(qiáng)度木塑包覆共擠復(fù) 合材料，由芯層和包覆層組成，所述的包覆層通過(guò)共擠工藝包覆在芯層表面，所 述的芯層包含生物質(zhì)材料與塑料；其特征是：所述的生物質(zhì)材料為木纖維或竹纖 維，其長(zhǎng)度為0.1mm～4.0mm，直徑為10μm～100μm。

所述的生物質(zhì)纖維的制備方法不限，可以是將小徑級(jí)的木、竹資源經(jīng)蒸汽爆 破或熱磨等工藝處理而制得的具有一定長(zhǎng)徑比的生物質(zhì)纖維，作為優(yōu)選，其長(zhǎng)徑 比為10：1～100：1。

作為優(yōu)選，所述的芯層由生物質(zhì)纖維、回收塑料、偶聯(lián)劑、潤(rùn)滑劑組成，其 質(zhì)量百分比含量分別為：生物質(zhì)纖維為50％～65％、回收塑料為30％～40％、偶 聯(lián)劑為2％～10％、潤(rùn)滑劑為1％～5％。

所述的回收塑料為低密度聚乙烯、高密度聚乙烯中的一種或兩種。

所述的偶聯(lián)劑為馬來(lái)酸酐、馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯、馬來(lái)酸酐-乙烯共聚物、 硅烷偶聯(lián)劑、鋁酸酯、鈦酸酯等中的一種或兩種以上的混合。

所述的潤(rùn)滑劑為石蠟、聚乙烯蠟、硬脂酸、硬脂酸鹽、乙撐雙硬脂酰胺等中 一種或兩種以上的混合。

作為優(yōu)選，所述的包覆層由聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙 烯-乙烯醇共聚物、高強(qiáng)度纖維、無(wú)機(jī)填料、抗紫外線劑、色母組成，其質(zhì)量百 分含量分別為：聚乙烯為20％～60％、聚丙烯為5％～40％、乙烯-丙烯酸甲酯共 聚物為10％～40％、乙烯-乙烯醇共聚物為5％～25％、高強(qiáng)度纖維為5％～30％、 無(wú)機(jī)填料為2％～10％、抗紫外線劑為0.1％～0.8％、色母為0.2％～0.8％。

所述的聚乙烯優(yōu)選為高密度聚乙烯。

所述的高強(qiáng)纖維為玻璃纖維、麻纖維、碳纖維、尼龍纖維、超高分子量聚乙 烯纖維、聚酰亞胺纖維、芳綸纖維、陶瓷纖維、硼纖維、金屬纖維等中的一種或 兩種以上的混合材料。

所述的無(wú)機(jī)填料為碳酸鈣、滑石粉、白炭黑、粘土、蒙脫土、云母等中的一 種或兩種以上的混合材料。

所述的抗紫外線劑為水楊酸酯類、苯酮類、苯并三唑類等中的一種或兩種以 上的混合材料。

作為優(yōu)選，所述的包覆層厚度為0.2mm～2.0mm。

本發(fā)明還提供了一種制備上述高強(qiáng)度木塑包覆共擠復(fù)合材料的方法，包括如 下步驟：