[發(fā)明專(zhuān)利]高溫加工的木塑復(fù)合材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710015125.5
• 申請(qǐng)日: 2017-01-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106752011A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王海剛;張京發(fā);王清文;王偉宏
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東北林業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C08L97/02
• 分類(lèi)號(hào): C08L97/02;C08L23/12;C08L23/06;C08K13/02;C08K3/38;C08K5/54;C08K3/26;B29C43/58;B29C45/78;B29C47/92
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于木塑復(fù)合材料及其制備方法的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

木塑復(fù)合材料是指采用植物纖維粉和熱塑性塑料(含回收塑料)，經(jīng)熔融混煉加工制成的綠色環(huán)保材料。它兼具木質(zhì)纖維材料和高分子材料兩者的性能優(yōu)點(diǎn)，即尺寸穩(wěn)定性好、耐水性能好、耐腐蝕性等，因此被作為實(shí)木材料或純塑料的替代品而廣泛應(yīng)用于建筑產(chǎn)品、汽車(chē)、園林及室外設(shè)施等領(lǐng)域，發(fā)展迅速。但是由于植物纖維的熱降解溫度較低，導(dǎo)致木塑復(fù)合材料的加工溫度受到限制。

提高木塑復(fù)合材料的加工溫度可以降低塑料基體的粘度，改善樹(shù)脂的流動(dòng)性，改善樹(shù)脂對(duì)木粉的浸潤(rùn)性，從而減少木塑復(fù)合材料的缺陷，有利于提高木塑復(fù)合材料的物理力學(xué)性能，但是加工溫度過(guò)高則會(huì)引起木粉的降解。

植物纖維主要是由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三種高分子化合物組成。當(dāng)加工溫度超過(guò)200℃時(shí)，植物纖維開(kāi)始發(fā)生熱降解，特別是植物纖維中的木質(zhì)素和半纖維素發(fā)生降解情況更為嚴(yán)重，導(dǎo)致植物纖維炭化變黑，自身強(qiáng)度降低，從而導(dǎo)致木塑復(fù)合材料外觀質(zhì)量下降、強(qiáng)度降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決木塑復(fù)合材料難以實(shí)現(xiàn)高溫加工的問(wèn)題，從而制備了高溫成型的木塑復(fù)合材料及其制備方法。

本發(fā)明的高溫成型的木塑復(fù)合材料包括改性植物材料、通用塑料、偶聯(lián)劑或界面相容劑、潤(rùn)滑劑、熱穩(wěn)定劑和礦物質(zhì)填料；所述改性植物材料為經(jīng)改性劑改性的植物材料。

按重量份數(shù)改性植物材料為10～100份，通用塑料為20～100份，偶聯(lián)劑或界面相容劑為0～20份，潤(rùn)滑劑為0～15份，熱穩(wěn)定劑為0～15份和0～50份的礦物質(zhì)填料。

所述的通用塑料為聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚氯乙烯中一種或幾種的混合物；所述的偶聯(lián)劑為硅烷類(lèi)偶聯(lián)劑、鈦酸酯類(lèi)偶聯(lián)劑、馬來(lái)酸酐、馬來(lái)酸酐接枝聚烯烴、異氰酸酯中的一種或幾種的混合物；所述的潤(rùn)滑劑為聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、石蠟、硬脂酸、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣中的一種或幾種的混合物；所述的熱穩(wěn)定劑是二月桂酸二丁基錫、二月桂酸二辛基錫、馬來(lái)酸二烷基錫、雙(馬來(lái)酸單丁酯)二丁基錫、馬來(lái)酸二辛基錫、二辛基錫雙(巰基乙酸異丁酯)、二辛基錫雙(巰基乙酸異辛酯)中的一種或幾種的混合物；所述的礦物質(zhì)填料為碳酸鈣粉、硅酸鈣粉、滑石粉、粉煤灰中的一種或幾種的混合物。

所述改性劑包括硼酸、可溶性硼酸鹽、硅酸和可溶性硅酸鹽中的一種或幾種的混合物。

所述植物材料為木材、稻殼、竹材、麻、秸稈、咖啡殼、果殼中的一種或幾種的混合物。

所述改性劑的重量占改性劑與植物材料總重量的0.1％～50％。

所述改性劑改性植物材料的溫度為50℃～250℃。

本發(fā)明的高溫成型的木塑復(fù)合材料制備方法按以下步驟進(jìn)行：

一、首先配置改性劑溶液，然后將植物材料制成纖維狀或粉狀，并和改性劑溶液均勻混合，得混合物，再將混合物干燥，得改性的植物材料；

二、將步驟一制備的改性的植物材料與通用塑料、偶聯(lián)劑或界面相容劑、潤(rùn)滑劑、熱穩(wěn)定劑和礦物質(zhì)填料混合均勻，得到混合物；

三、將步驟二得到的混合物通過(guò)雙螺桿熔融共混，得共混料，加工溫度為160℃～300℃；

四、將共混料加入擠出機(jī)中擠出成型、經(jīng)注塑機(jī)注塑成型或經(jīng)熱壓機(jī)熱壓成型，得到高溫加工的木塑復(fù)合材料；

或者該制備方法按以下步驟進(jìn)行：

一、采用高混機(jī)將改性劑固體、制成纖維狀或粉狀的植物材料與通用塑料、偶聯(lián)劑或界面相容劑、潤(rùn)滑劑、熱穩(wěn)定劑和礦物質(zhì)填料混合均勻，得到混合物；

二、將得到的混合物通過(guò)雙螺桿熔融共混，得共混料，加工溫度為160℃～300℃；

三、將共混料加入擠出機(jī)中擠出成型、經(jīng)注塑機(jī)注塑成型或經(jīng)熱壓機(jī)熱壓成型，得到高溫加工的木塑復(fù)合材料。

所述將共混料加入擠出機(jī)中擠出成型、經(jīng)注塑機(jī)注塑成型或經(jīng)熱壓機(jī)熱壓成型的溫度為180℃～300℃。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：

相對(duì)于目前木塑復(fù)合材料的加工工藝，高溫制備木塑復(fù)合材料可以提高復(fù)合材料的界面強(qiáng)度，從而使其具有更高的力學(xué)強(qiáng)度和模量。通過(guò)改性處理植物材料賦予了復(fù)合材料防腐阻燃功能，且通過(guò)與塑料的復(fù)合提高了改性劑的抗流失性。此外，提高加工溫度可以改善塑料基體的流動(dòng)性從而提高生物質(zhì)原料的添加比例，降低成本。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式，還包括各具體實(shí)施方式間的任意組合。在不偏離本發(fā)明的內(nèi)容和范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。