[發明專利]木塑復合材料的改性方法

有效

• 申請號: 201810563529.2
• 申請日: 2018-05-23
• 公開（公告）號: CN108676236B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 宋劍斌;趙震;孫秋菊;湯兌海;于學華
• 申請（專利權）人: 沈陽師范大學
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08L97/02;C08L51/06;C08K7/08;C08K5/098
• 代理公司: 沈陽維特專利商標事務所(普通合伙) 21229
• 代理人: 甄玉荃

本發明屬于材料技術領域，具體涉及一種制備并改善木塑復合材料性能的方法，結果表明隨著碳酸鈣晶須含量增加,木塑復合材料力學性能也逐漸得到提高，同時木塑復合材料吸水率也有一定改善，本發明制備的碳酸鈣晶須增強木塑復合材料具有環保、高強度、硬度高、耐磨性好、低吸水率等優點，能滿足木塑復合材料作為結構材料要求，還解決了生物質廢料的綜合利用問題，為木塑復合材料的應用開發提供了一個新思路。

技術領域

本發明屬于材料技術領域，具體涉及一種制備并改善木塑復合材料性能的方法。

背景技術

木塑復合材料是一類利用高分子樹脂和生物質廢料為主要物質，通過擠出、注塑成型工藝制備的一種復合材料。自20世紀90年代進入我國后，木塑復合材料制品經過技術改良后已經獲得廣泛應用。2017年我國木塑產品產量接近300萬噸，占世界總產量近70％，在生產、銷售、消費和出口均位居全球第一。由于該技術可大大減少非降解高分子樹脂用量，同時又能利用生物質廢料，具有一定環保性，可實現100％回收再生產，是真正的綠色環保產品，因此在裝飾裝修、景觀設計、汽車等領域發展迅速。木塑復合材料目前所用的高分子樹脂主要是聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯；填料主要是鋸末、刨花、竹屑、麥秸、稻草、糠殼及甘蔗渣等經粉碎、研磨等處理的生物質材料；為改善樹脂與填料界面性能，通常還會添加增容劑如馬來酸酐接枝物等。為使木塑復合材料產品在各領域實現大規模應用，各國研究人員分別對木塑產品進行改性研究，如阻燃、增強增韌、抗紫外老化、熱穩定性、電磁屏蔽等。

碳酸鈣晶須是一種無毒，無味，白色篷松狀的針狀單晶體，具有高強度、耐磨性優良、熱穩定性好、來源豐富、成本低廉、無污染等特點，因而作為增強耐磨材料，在高分子領域中應用較廣。如碳酸鈣晶須加入乙烯-乙酸乙烯酯乳液和苯丙乳液中,可提高體系的黏度,改善涂層的抗開裂性、附著力、強度等；加入聚丙烯后發現聚丙烯的彎曲應力提高了23％；文國富等制備的碳酸鈣晶須增強橡膠材料，其耐磨性有顯著的提高；雷云霄等獎碳酸鈣晶須用鈦酸酯偶聯劑改性后，改善了與橡膠的相容性，4％的添加量大大提高了復合材料的力學性能。楊文光公開了一種碳酸鈣晶須增強PEEK/PTFE樹脂的專利，在PEEK中添加碳酸鈣晶須和PTFE，可提高樹脂的耐磨性，并進一步增強PEEK的機械強度。崔嘉揚等用PMMA接枝改性碳酸鈣晶須，然后增強PVC，結果發現復合材料的拉伸強度隨晶須表面接枝率的提高而提高，且復合材料的模量、玻璃化轉變溫度以及熱穩定性能都有所提升。

目前木塑復合材料在力學性能和耐磨性等方面需要進一步提高。碳酸鈣晶須作為一種有效的增強耐磨填料，其在木塑復合材料領域中還未得到充分應用。本發明通過碳酸鈣晶須制備增強木塑復合材料，將為豐富木塑復合材料產品，提高附加值，拓展木質素高值化應用提供基礎理論和科學指導，目前相關研究在國內外未見報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種改善木塑復合材料性能的方法，不但提高木塑復合材料的力學性能、耐磨性，還解決了生物質廢料和廢舊高分子的綜合利用問題，為木塑復合材料的應用開發提供了一個新的思路。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

木塑復合材料的改性方法，包括以下步驟：

1)將生物質原料和碳酸鈣晶須放入100℃干燥箱中干燥24h，除去所含水分，然后冷卻至室溫備用；

2)將上述干燥后的生物質原料、碳酸鈣晶須、高分子樹脂、增容劑放入擠出機中，進行熔融擠出共混,獲得共混料，擠出溫度為160-170℃；

3)將上述共混料進行擠出造粒，擠出溫度為160-170℃；

4)將3)獲得的粒料，放入擠出機中制備相應的木塑復合材料產品，溫度160-170℃；

所述生物質原料為竹粉或木粉，粒徑在100目–300目之間，其占整個復合材料的比例為30wt％-50wt％。

在復合材料中碳酸鈣晶須含量在2wt％-10wt％。