[發明專利]生物質纖維填充塑料合金復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710015130.6
• 申請日: 2017-01-10
• 公開（公告）號: CN106700592A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 王海剛;張京發;王清文;房軼群
• 申請（專利權）人: 東北林業大學
• 主分類號: C08L97/02
• 分類號: C08L97/02;C08L77/00;C08L23/06;C08L69/00;C08L55/02;C08K13/02;C08K3/26;C08K5/57;C08K3/38;C08K3/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于木塑復合材料及其制備方法的技術領域。

背景技術

木塑復合材料是指采用植物纖維粉和熱塑性塑料(含回收塑料)，經熔融混煉加工制成的綠色環保材料。它兼具木質纖維材料和高分子材料兩者的性能優點，即尺寸穩定性好、耐水性能好、耐腐蝕性等，因此被作為實木材料或純塑料的替代品而廣泛應用于建筑產品、汽車、園林及室外設施等領域，發展迅速。但是由于植物纖維的熱降解溫度較低，導致木塑復合材料的加工溫度受到限制。目前，木塑復合材料的基體材料以聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等低熔點的通用性塑料為主，導致木塑產品性能不高，存在韌性差，蠕變等問題。

生物質纖維主要是由纖維素、半纖維素和木質素三種高分子化合物組成。當溫度超過200℃時，植物纖維開始發熱降解，特別是生物質纖維中的木質素和半纖維素發生降解的情況更為嚴重，導致生物質纖維炭化變黑，自身強度降低。

工程塑料是具有較高力學性能及耐高溫、耐腐蝕，可以作為結構性材料，具有優異的綜合性能(如機械性能、電性能、耐熱性能、耐化學性能等)，可在較寬闊的溫度范圍內和較長的時間內能良好地保持這種性能，并能在承受機械應力和較為苛刻的化學、物理環境中長期使用。但是，工程塑料的熔點較高，一般均超過220℃。植物纖維的降解溫度低于工程塑料的熔融溫度，兩者加工溫度不匹配導致通用塑料和工程塑料共混基木塑復合材料難以制備。

發明內容

本發明的目的是為了現有木塑復合材料強度低、抗蠕變差和工程塑料基木塑復合材料加工困難，成本高的問題，而提供了一種通用塑料與工程塑料共混的木塑復合材料及其制備方法。

本發明的生物質纖維填充塑料合金復合材料包括改性植物材料、通用塑料、工程塑料、偶聯劑或界面相容劑、潤滑劑、熱穩定劑和礦物質填料；所述改性植物材料為經改性劑改性的植物材料。

按重量份數改性植物材料為10～100份，通用塑料為15～70份，工程塑料為5～30份，偶聯劑或界面相容劑為0～20份，潤滑劑為0～15份，熱穩定劑為0～15份和0～10份的礦物質填料。

所述通用塑料為聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚氯乙烯中的一種或幾種的混合物；所述工程塑料為聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、改性聚苯醚、熱塑性聚酯中的一種或幾種的混合物；所述的偶聯劑為硅烷類偶聯劑、鈦酸酯類偶聯劑、馬來酸酐、馬來酸酐接枝聚烯烴、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；所述的熱穩定劑是二月桂酸二丁基錫、二月桂酸二辛基錫、馬來酸二烷基錫、雙(馬來酸單丁酯)二丁基錫、馬來酸二辛基錫、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；所述的礦物質填料為碳酸鈣粉、硅酸鈣粉、滑石粉、熱粉煤灰中的一種或幾種的混合物。

所述改性劑為硼酸、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℃。

本發明的生物質纖維填充塑料合金復合材料的制備方法按以下步驟進行：

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，再將混合物烘干，得改性植物材料；

二、將步驟一制備的改性植物材料與通用塑料、工程塑料、偶聯劑或界面相容劑、潤滑劑、熱穩定劑和礦物質填料混合均勻，得到混合物；

三、將步驟二得到的混合物通過雙螺桿熔融共混，得共混料，加工溫度為180℃～300℃；

四、將共混料加入擠出機中擠出成型、經注塑機注塑成型或經熱壓機熱壓成型，得到生物質纖維填充塑料合金復合材料；

或者該制備方法按以下步驟進行：

一、采用高混機將改性劑固體、制成纖維狀或粉狀的植物材料與通用塑料、工程塑料、偶聯劑或界面相容劑、潤滑劑、熱穩定劑和礦物質填料均勻混合，得到混合物；

二、將得到的混合物通過雙螺桿熔融共混，得共混料，加工溫度為180℃～300℃；

三、將共混料加入擠出機中擠出成型、經注塑機注塑成型或經熱壓機熱壓成型，得到生物質纖維填充塑料合金復合材料。

所述將共混料加入擠出機中擠出成型、經注塑機注塑成型或經熱壓機熱壓成型的溫度為180℃～300℃。

本發明所述的塑料合金是工程塑料和通用塑料的共混物