[發明專利]一種剛性生物質復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710103520.9
• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN106832992B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 洪海洲;姚俊;趙玉葉;汪建設
• 申請（專利權）人: 黃山華塑新材料科技有限公司
• 主分類號: C08L97/02
• 分類號: C08L97/02;C08L23/06;C08L55/02;C08L77/02;C08L51/04;C08K13/02;C08K5/134;C08K5/09;C08K3/34
• 代理公司: 北京智橋聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11560
• 代理人: 張曉煜

技術領域

本發明屬于生物質材料利用技術領域，具體涉及一種以生物質為原料的剛性復合材料，所述材料具有低線性熱膨脹系數及抗蠕變的優勢。

背景技術

生物質材料是以木本植物、禾本植物和藤本植物及其加工剩余物和廢棄物為原材料，并以塑料成分做膠黏劑，輔以助劑，通過造粒、擠出等物理、化學和生物學等高技術手段，加工制造性能優異、附加值高、綠色、環保的新型復合材料。諸如木質纖維素、植物纖維素、花生殼、秸稈、木屑、稻殼等均可作為合成生物質材料的原料。生物質材料具有原材料來源廣泛、并能夠完全回收循環再利用等優勢，符合我國“低資源能源投入、高經濟產出、低污染物排放”的循環經濟發展模式。

目前生物質材料的一個主要應用方向即是加工復合型材料，現有生物質復合材料中超過50％的成分為生物質材料。生物質材料的木質纖維和植物纖維沿紋理方向的線性熱膨脹系數都大約比生物質復合材料小10倍，垂直紋理方向的線性熱膨脹系數接近于生物質復合材料。纖維長徑比越大，并且縱向取向程度越大，生物質復合材料的線性熱膨脹系數越低，因此，長徑比較大的生物質材料可以降低產品線性熱膨脹系數，還可以在一定程度上提高抗蠕變、強度、硬度等性能。生物質復合材料因其綠色環保、可循環利用得到快速推廣與發展。

除了生物質纖維材料，塑料膠黏劑的物理化學性質也會在很大程度上影響產品質量，因而塑料的選擇對生物質復合材料至關重要。因生物質有限的熱穩定性，熱塑性塑料的加工溫度應不得超過220℃。傳統的生物質復合材料的膠黏劑多以新料或回收的PE熱塑性塑料為主。塑料PE熔融溫度相對較低，通常在106-130℃，在與生物質共同加工時，生物質材料不會發生顯著的熱降解。此外，與其它塑料相比，PE的耐熱降解和戶外老化性能優良，因而被廣泛用于生物質復合材料的生產。然而PE的線性熱膨脹系數較高為10×10^-5/℃-20×10^-5/℃，且抗蠕變性、耐磨性、強度和硬度等性能相對較差，使PE基生物質建材出現同樣的問題。

與PE相比，其它塑料生產的生物質復合材料同樣各有優缺點：PP基生物質建材的強度、硬度、抗蠕變等性能較好，然而它比PE更脆更不耐低溫，不耐老化，且線性熱膨脹系數較高；PVC基生物質建材含有鹵素，燃燒時會釋放出大量的有毒氣體，因此，它被認為是熱塑料材料中對環境破壞最大的；ABS和PA基生物質建材工業化生產較少，其中ABS突出特點是熔點較低(100℃-120℃)，加工時不會破壞生物質材料性能，且硬度、強度較高，線性熱膨脹系數較低，僅為7.3×10^-5/℃，是一種優良的塑料膠黏劑，同樣ABS的缺點明顯如耐久性弱，成本高；與前幾種塑料相比，PA最突出的特點是強度、硬度和抗蠕變性能好，然而它的熔點較高，加工溫度240℃-260℃，無法避免生物質燒焦。可見，現有常見的生物質復合材料，由于作為粘結劑材料的一些缺陷，使得制得的新型復合材料，其雖然獲得了一定的剛性性能，但其低線性熱膨脹性和抗蠕變性能卻略顯不足，這也在一定程度上限制其應用領域。

發明內容

為此，本發明所要解決的技術問題在于提供一種剛性生物質復合材料，以提供一種具有低線性熱膨脹系數抗蠕變的剛性復合材料，并進一步公開其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明所述的剛性生物質復合材料，包括如下重量份的組分：

優選的，所述剛性生物質復合材料，包括如下重量份的組分：

所述PE/ABS/PA合金材料為由PE、ABS、PA以及多相復合相容劑制得的粘結材料，所述PE、ABS、PA以及多相復合相容劑的重量比為40-60：20-40：20-50：5-15，并優選50：30：35：10。

所述多相復合相容劑為PE、ABS、PA的接枝或嵌段共聚物的混合物，并添加酯交換引發劑；

所述PE、ABS、PA的接枝或嵌段共聚物的重量比為4：3：3；所述酯交換引發劑占所述多相復合相容劑總重量的0.08-0.12wt％。

具體的，所述PE的接枝或嵌段共聚物優選為馬來酸酐接枝PE；

所述ABS的接枝或嵌段共聚物優選為馬來酸酐接枝ABS；

所述PA的接枝或嵌段共聚物優選為馬來酸酐接枝PA。

更優的，所述PE為HDPE(HDPE5000s)，可以為新料也可以為回收料；