[發明專利]一種增強型木塑復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710933501.9
• 申請日: 2017-10-10
• 公開（公告）號: CN107686665A
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 袁春華;王之霖;史玉蘭
• 申請（專利權）人: 袁春華
• 主分類號: C08L97/02
• 分類號: C08L97/02;C08L23/12;C08L23/06;C08L25/06;C08L55/02;C08L27/06;C08K3/34;C08K3/36;C08K3/22;C08K3/30;C08K3/26
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技術領域

本發明涉及一種增強型木塑復合材料及其制備方法，屬于環保材料技術領域。

背景技術

木塑復合材料(WPC)是一種將木質纖維與塑料復合而成的新型材料，它的加工過程是將木材等作為填料或增強材料添加到熱塑性塑料中，并通過加熱使木材與熔融狀態的熱塑性塑料進行復合而得到的一種環保材料。它擁有木材的低密度，低成本，耐光氧老化和良好的機械加工性能等優點，同時，熱塑性塑料為它提供了良好的熱流動性使其更便于加工成型。此外，WPC在冷卻成型后，又擁有與塑料類似的耐水性和抗生物侵蝕性。從生產原料來看，用于木塑復合材料的塑料主要為聚乙稀、聚丙稀等聚烯烴，聚苯乙稀和聚氯乙烯等熱塑性塑料，包括新料、回收料以及兩者的混合料;而木塑復合材料中的木材是植物纖維材料的代稱，可以是木粉、銀屑等木材加工剩余物，也可以是稻殼、麥稻等農作物剩余物，或者是其他種類的天然纖維，如大麻、黃麻、洋麻等，通常是各自工業加工過程中的副產物。木塑復合材料的深入研究和廣泛應用，將有助于解決塑料廢棄物的回收利用，也有助于減少農業廢棄物的焚燒給環境帶來的污染。

塑料的共擠出技術是目前最先進的塑料成型技術之一，如果將木塑復合材料與共擠出技術優化組合，則能夠揚長避短，設計制備具有不同組成和結構的多層結構木塑復合材料，使其成為制備高附加值、高性能木塑復合材料的重要途徑。然而，由于具有親水性的木質基體存在于其中，木塑復合材料必然會面臨吸濕性較強、耐久性偏低的問題，同時，木質基體的介入增強了熱塑性塑料的剛性，卻不可避免地使塑料基體原有的優良韌性大幅降低，因此，需要研究新的技術以改善或避免這些問題，從而改良木塑復合材料的長期使用性能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題：針對由于具有親水性的木質基體存在于其中，木塑復合材料必然會面臨吸濕性較強、耐久性偏低的問題，同時，木質基體的介入增強了熱塑性塑料的剛性，卻不可避免地使塑料基體原有的優良韌性大幅降低的問題，提供了一種增強型木塑復合材料及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種增強型木塑復合材料，其特征在于，包括以下重量份原料：

60～120份楊木粉，8～16份表面修飾竹粉，40～80份熱塑性塑料，5～10份無機填料，1～3份偶聯劑，加入高速混合機中混合均勻后倒入錐型雙螺桿擠出機料筒中擠出成型。

所述表面修飾竹粉為經丁二酸酐表面修飾的交聯改性竹粉，丁二酸酐與交聯改性竹粉的質量比為1：3～1：5。

所述交聯改性竹粉為改性竹粉與戊二醛在酸性條件下加熱交聯反應制得，所述改性竹粉與戊二醛的質量比為1：3～1：5。

所述改性竹粉為竹片干燥粉碎后與尿素、去離子水、復合菌液混合均勻并有氧發酵3～5天制得。

所述熱塑性塑料為聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚氯乙烯中一種或多種。

所述無機填料為云母、滑石粉、二氧化硅、三氧化二鋁、二硫化鉬、碳酸鈣中的一種或多種。

所述偶聯劑為硅烷類偶聯劑、鈦酸酯類偶聯劑中的任意一種。

具體步驟為：

S1.將竹片干燥粉碎后與尿素、去離子水、復合菌液混合均勻并有氧發酵3～5天，干燥得改性竹粉；

S2.將改性竹粉與戊二醛在酸性條件下加熱交聯，得交聯改性竹粉；

S3.將交聯改性竹粉與丁二酸酐反應，得表面修飾竹粉；

S4.將楊木粉、表面修飾竹粉、熱塑性塑料、無機填料、偶聯劑，加入高速混合機中混合均勻后倒入錐型雙螺桿擠出機料筒中擠出成型，得增強型木塑復合材料。

本發明與其他方法相比，有益技術效果是：

（1）本發明通過微生物處理竹粉，打開纖維素、木質素以及半纖維素間的氫鍵，將纖維素從木質素和半纖維素的束縛中釋放出來，并利用微生物有選擇性地去除木質纖維素、半纖維素和果膠等成分，木質素與碳水化合物分離，而且細胞壁也將變得蓬松，提高了纖維素的純度，在一定程度上降低了纖維素的極性，提高竹粉纖維與熱塑性塑料的浸潤性，有效增強復合材料的力學性能，同時竹粉與戊二醛交聯改性后再經丁二酸酐表面修飾，引入羧基基團，增大了其與熱塑性塑料基質的界面粘附力，提高復合材料的力學性能和熱穩定性，同時可以降低吸水性能，有效解決了木塑復合材料吸濕性較強、耐久性偏低的問題；

（2）本發明利用表面修飾竹粉填充在楊木粉和熱塑性塑料的間隙中，達到增強作用，針對性強，有效提高了抗沖擊能力，無空隙和裂紋產生，改善了復合材料的韌性。

具體實施方式