專利名稱：一種木塑復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 屬于高分子材料改性技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種木塑復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
木塑復(fù)合材料(wood-plastics composites,簡(jiǎn)稱WPC)是用木粉填充塑料的改性熱塑性復(fù)合材料，通過(guò)擠出、注塑、模壓等方法成型。木粉一般為傳統(tǒng)的木粉、竹粉、稻秸桿、果殼粉等，熱塑性塑料主要有聚丙烯(PP)、聚こ烯(PE)、聚氯こ烯(PVC)、聚苯こ烯(PS)、丙烯腈-苯こ烯-丁ニ烯共聚物(ABS)。木塑復(fù)合材料的原材料基本上是來(lái)自于廢舊物，是ー種環(huán)境友好型材料。由干，吸水性極強(qiáng)的木粉具有較強(qiáng)的極性，而塑料具有非極性特性，導(dǎo)致木粉與塑料之間的界面相容性不好。目前解決這ー問(wèn)題的方法主要是通過(guò)添加馬來(lái)酸酐接枝物、硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯類等增溶劑來(lái)提高木粉與塑料之間的相容性。同時(shí)，木粉的耐熱溫度較低(一般加工溫度不超過(guò)180°C )，在加工中容易出現(xiàn)分解，這也間接的導(dǎo)致了選擇的塑料基體材料只能是ー些加工溫度較低的材料，比如PP、PE、PVC、PS、ABS等，導(dǎo)致很多具有更優(yōu)異性能的高溫?zé)崴苄运芰蠠o(wú)法與其共同制備復(fù)合材料。因此，需要選擇ー種較優(yōu)的方法對(duì)木粉與塑料之間的界面進(jìn)行改性。目前，對(duì)木塑的改性方法主要是有機(jī)類改性，通過(guò)無(wú)機(jī)物包覆改性的技術(shù)發(fā)明還較少。無(wú)機(jī)物包覆改性在木塑領(lǐng)域是ー個(gè)比較新穎的方法，北京化工大學(xué)的趙永生在《蒙脫土 /硅烷改性木粉/PVC復(fù)合材料》一文中，在木粉/PVC中加入一定量的經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑改性的蒙脫土(骨架為S1-O-Si結(jié)構(gòu))后，提高了木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能，這預(yù)示著蒙脫土與PVC之間具有不錯(cuò)的界面結(jié)合性能。但是其蒙脫土是直接添加，容易發(fā)生團(tuán)聚，影響產(chǎn)品的性能。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中木粉與塑料之間的界面相容性不好的缺陷，本發(fā)明的目的是提供ー種木塑復(fù)合材料，本發(fā)明的木塑復(fù)合材料顯著提高了木粉與塑料基體的界面結(jié)合性能。本發(fā)明的另ー個(gè)目的是提供ー種上述木塑復(fù)合材料的制備方法，該方法提高了木粉與塑料之間的界面相容性和木粉的加工溫度。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:本發(fā)明提供了ー種木塑復(fù)合材料，該木塑復(fù)合材料由包括以下重量份的組分制成:塑料基材40 75份，木粉20 50份，助劑5 10份。所述的塑料基材為塑料新料或廢棄塑料，優(yōu)選塑料新料。所述的塑料基材選自聚丙烯(PP，T30S)、聚こ烯(PE)、聚氯こ烯(PVC)、聚苯こ烯(PS)或丙烯腈-苯こ烯-丁ニ烯共聚物(ABS)中的ー種或ー種以上的物質(zhì)。
所述的木粉選自普通木粉、竹粉、稻秸桿或果殼粉中的ー種或ー種以上的物質(zhì)。所述的助劑選自潤(rùn)滑剤、抗氧劑或紫外線穩(wěn)定劑中的ー種或ー種以上的物質(zhì)。所述的潤(rùn)滑劑選自聚こ烯蠟或硬脂酸中的ー種。所述的抗氧劑選自抗氧劑1010或抗氧劑168中的ー種。所述的紫外線穩(wěn)定劑選自UV-531或UV-327中的ー種。本發(fā)明還提供了ー種上述木塑復(fù)合材料的制備方法，該方法包括以下步驟:(1)將經(jīng)過(guò)硅烷化處理后干燥的20 50份木粉、40 75份塑料基材和5 10份助劑充分混合，混合10 60min ；(2)將步驟(I)中的均勻混合物通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，然后進(jìn)入注塑機(jī)或者平板硫化機(jī)成型；或者步驟(I)中的均勻混合物進(jìn)入平板硫化機(jī)成型。所述的經(jīng)過(guò)硅烷化處理后干燥的木粉處理方法如下:(I)取20 50份木粉在100°C空氣氣氛下，干燥2 5h ;(2)將步驟⑴中得到的干燥的木粉，置于由正硅酸こ酯(TEOS)、硅烷偶聯(lián)劑、無(wú)水こ醇、酸催化劑組成的混合處理液中，其中:混合處理液中正硅酸こ酷(TEOS)、硅烷偶聯(lián)劑和無(wú)水こ醇的質(zhì)量比:正硅酸こ酯(TEOS):硅烷偶聯(lián)劑:無(wú)水こ醇=6: 4 9: 6 18 ;酸催化劑用量控制在混合處理液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5 2% ;常溫下攪拌10 60min，發(fā)生水解縮聚反應(yīng)在木粉表面形成一層ニ氧化硅溶膠；(3)將步驟⑵中的木粉取出浙干，置于空氣氣氛下干燥48 120h后；100°C空氣氣氛下，干燥I 3h得到經(jīng)硅烷化處理的木粉，備用。所述的硅烷偶聯(lián)劑選自KH550、KH560、KH570或KH792中的ー種。所述的酸催化劑選自鹽酸或?qū)谆交撬嶂械末`種。所述的雙螺桿擠出機(jī)螺桿各區(qū)的溫度范圍設(shè)置為140 240°C。所述的注塑機(jī)各段溫度設(shè)置為170 230°C。所述的平板硫化機(jī)成型過(guò)程中，其中加壓溫度為180 200°C，加壓至5 12MPa ；加壓兩次，預(yù)熱5 IOmin,壓一次，去除壓カ；繼續(xù)預(yù)熱2 5min,壓第二次,保壓I 3min，去除壓カ，待冷卻取出樣品。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:1、本發(fā)明在木粉表面形成了ー層無(wú)機(jī)物層，有助于提高其與塑料基體的界面結(jié)合性能。2、本發(fā)明在木粉表面形成一層ニ氧化硅層有利于提高木粉的耐熱溫度，使其在加エ過(guò)程中不易分解。3、本發(fā)明的混合處理液不加水，混合處理液自身較穩(wěn)定，可以重復(fù)使用，基本沒(méi)有廢液排放，既節(jié)省成本，也保護(hù)了環(huán)境。4、本發(fā)明中無(wú)機(jī)ニ氧化硅是通過(guò)溶膠-凝膠エ藝制備得到的，分散均勻。5、本發(fā)明中由于有ニ氧化硅的存在，有利于木塑復(fù)合材料的剛性等力學(xué)性能的提聞。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步的說(shuō)明。
為了使試驗(yàn)エ藝的調(diào)整更加方便，下述實(shí)施例中所用塑料基材均是塑料新料。下述實(shí)施例中，混合處理液的用量為能夠完全浸潰木粉即可。實(shí)施例1(I)木粉的處理:將20份普通木粉在100°C下干燥3h，放入配好的混合處理液中，其中混合處理液中TEOS: KH550:無(wú)水こ醇的質(zhì)量比為1:1: 1，加入0.5%的鹽酸(鹽酸用量為混合處理液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5% )，在常溫下攪拌lOmin，發(fā)生水解縮聚反應(yīng)在木粉表面形成一層ニ氧化硅溶膠；取出浙干；置于空氣氣氛下干燥48h，然后100°C空氣氣氛下，干燥lh，得到經(jīng)硅烷化處理的木粉，備用。(2)木塑復(fù)合材料的制備:將上述20份經(jīng)硅烷化處理的木粉、75份PP (T30S)、0.5份抗氧劑1010、4.5份紫外線穩(wěn)定劑UV-327，先在開(kāi)煉機(jī)上進(jìn)行預(yù)混合，IOmin ;再通過(guò)平板硫化機(jī)進(jìn)行模壓成型，其中加壓溫度為190°C，壓カ為8MPa，先預(yù)熱8min，壓一次，很快去除壓カ；繼續(xù)預(yù)熱4min，重復(fù)壓第二次，保壓2min，去除壓力，待冷卻取出樣品。該材料的力學(xué)性能測(cè)試情況請(qǐng)見(jiàn)表I。表I
權(quán)利要求
1.一種木塑復(fù)合材料，其特征在于:該木塑復(fù)合材料由包括以下重量份的組分制成: 塑料基材40 75份， 木粉 20 50份， 助劑 5 10份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的木塑復(fù)合材料，其特征在于:所述的塑料基材為塑料新料或廢棄塑料，優(yōu)選塑料新料，選自聚丙烯、聚こ烯、聚氯こ烯、聚苯こ烯或丙烯腈-苯こ烯- 丁ニ烯共聚物中的ー種或ー種以上的物質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的木塑復(fù)合材料，其特征在于:所述的木粉選自普通木粉、竹粉、稻秸桿或果殼粉中的ー種或ー種以上的物質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的木塑復(fù)合材料，其特征在于:所述的助劑選自潤(rùn)滑剤、抗氧劑或紫外線穩(wěn)定劑中的ー種或ー種以上的物質(zhì)；其中:潤(rùn)滑劑進(jìn)ー步選自聚こ烯蠟或硬脂酸中的ー種；抗氧劑進(jìn)一步選自抗氧劑1010或抗氧劑168中的ー種；紫外線穩(wěn)定劑進(jìn)ー步選自UV-531或UV-327中的ー種。
5.權(quán)利要求1至4任 一所述的木塑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:該方法包括以下步驟: (1)將經(jīng)過(guò)硅烷化處理后干燥的20 50份木粉、40 75份塑料基材和5 10份助劑充分混合，混合10 60min ； (2)將步驟(1)中的均勻混合物通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，然后進(jìn)入注塑機(jī)或者平板硫化機(jī)成型；或者步驟1)中的均勻混合物進(jìn)入平板硫化機(jī)成型。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的木塑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述的經(jīng)過(guò)硅烷化處理后干燥的木粉處理方法如下: (1)取20 50份木粉在100°C空氣氣氛下，干燥2 5h; (2)將步驟(I)中得到的干燥的木粉，置于由正硅酸こ酷、硅烷偶聯(lián)劑、無(wú)水こ醇、酸催化劑組成的混合處理液中，其中:混合處理液中正硅酸こ酷、硅烷偶聯(lián)劑和無(wú)水こ醇的質(zhì)量比為正硅酸こ酯:硅烷偶聯(lián)劑:無(wú)水こ醇=6: 4 9: 6 18 ;酸催化劑用量控制在混合處理液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5 2%;常溫下攪拌10 60min，發(fā)生水解縮聚反應(yīng)在木粉表面形成ー層ニ氧化娃溶膠； (3)將步驟(2)中的木粉取出浙干，置于空氣氣氛下干燥48 120h后；100°C空氣氣氛下，干燥1 3h得到經(jīng)硅烷化處理的木粉，備用。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的木塑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述的硅烷偶聯(lián)劑選自 KH550、KH560、KH570 或 KH792 中的ー種。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的木塑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述的酸催化劑選自鹽酸或者對(duì)甲基苯磺酸中的ー種。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的木塑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述的雙螺桿擠出機(jī)螺桿溫度范圍設(shè)置為140 240°C ;所述的注塑機(jī)各段溫度設(shè)置為170 230°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的木塑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述的平板硫化機(jī)成型過(guò)程中，其中加壓溫度為180 200°C，加壓至5 12MPa ;加壓兩次，預(yù)熱5 lOmin，壓一次，去除壓カ；繼續(xù)預(yù)熱2 5min，壓第二次，保壓I 3min，去除壓力，待冷卻取出樣品。
全文摘要
本發(fā)明屬于高分子材料改性技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種木塑復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明的木塑復(fù)合材料由包括以下重量份的組分制成40～75份塑料基材、20～50份木粉和5～10份助劑。該木塑復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟(1)將經(jīng)過(guò)硅烷化處理后干燥的20～50份木粉、40～75份塑料基材和5～10份助劑充分混合，混合10～60min；(2)將步驟(1)中的均勻混合物通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，然后進(jìn)入注塑機(jī)或者平板硫化機(jī)成型；或者步驟(1)中的均勻混合物進(jìn)入平板硫化機(jī)成型。本發(fā)明在木粉表面形成了一層無(wú)機(jī)物層，有助于提高其與塑料基體的界面結(jié)合性能，同時(shí)提高了木粉的耐熱溫度，使其在加工過(guò)程中不易分解。
文檔編號(hào)C08L23/06GK103087400SQ20111033116
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者徐龍彬 申請(qǐng)人:上海杰事杰新材料(集團(tuán))股份有限公司