專利名稱：石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，涉及
其制備方法與應(yīng)用。
種納米復(fù)合材料，特別是一種木塑復(fù)合材料及
背景技術(shù)：
由于世界林業(yè)資源和石油資源的日益減少， 一種新型的建筑裝飾材料_木塑復(fù)合 材料，在20世紀(jì)90年代開始得到了快速的發(fā)展。木塑復(fù)合材料是一種主要由木纖維和塑 料經(jīng)過(guò)擠出、熱壓或注射等工藝復(fù)合加工而成的新型建材，其具有防水、防蛀、可鋸、可刨等 特點(diǎn)，并且具有可多次回收利用的優(yōu)勢(shì)，被作為實(shí)木材料或純塑料材料的替代品廣泛應(yīng)用 于室內(nèi)家具、公園連椅、海邊木棧道及別墅柵欄等場(chǎng)所，并逐步推廣應(yīng)用于建筑業(yè)以外的領(lǐng)
域，如汽車業(yè)、運(yùn)輸業(yè)、航空業(yè)以及軍工等領(lǐng)域。木塑復(fù)合材料的出現(xiàn)，不但大大緩解了資源 危機(jī)，還減少了由于農(nóng)村秸稈、麥稈等燃燒和廢棄塑料胡亂丟棄掩埋造成的環(huán)境污染。但 是，由于木纖維和塑料之間相容性較差，造成木塑復(fù)合材料的機(jī)械性能指標(biāo)略顯不足。作為 室內(nèi)裝飾材料使用時(shí)，普通木塑材料的性能基本能滿足使用要求，但對(duì)于室外建筑用模板、 航空、軍工等應(yīng)用是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求的。為了提高相容性及機(jī)械性能，已知的可行技術(shù)方案 是在木塑復(fù)合材料加工過(guò)程中混入偶聯(lián)劑，或同時(shí)再混入玻璃纖維增強(qiáng)材料。根據(jù)資料記 載，在木粉質(zhì)量百分比含量同為35%的情況下，混入15%的玻璃纖維后所得木塑復(fù)合材料
與不添加玻璃纖維的木塑復(fù)合材料相比彎曲強(qiáng)度提高21% ;彎曲模量提高40% ;沖擊強(qiáng)
度提高41%。利用添加偶聯(lián)劑和玻璃纖維增強(qiáng)材料，雖然在一定程度上改善了木纖維和塑 料之間的相容性，提高了木塑復(fù)合材料的機(jī)械性能，但同時(shí)也帶來(lái)了一些新問(wèn)題，例如(1) 偶聯(lián)劑價(jià)格比較昂貴，雖然偶聯(lián)劑在木塑體系中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)僅占1% 3%，但卻占了總
成本的30%左右；(2)實(shí)驗(yàn)表明，單純使用偶聯(lián)劑的增強(qiáng)效果有限，只有20%左右；(3)使
用偶聯(lián)劑的同時(shí)，采用玻璃纖維作為增強(qiáng)材料，增強(qiáng)效果比單獨(dú)使用偶聯(lián)劑增強(qiáng)的效果要
好，但玻璃纖維的價(jià)格也比較貴；(4)隨著國(guó)內(nèi)、外各種工業(yè)原料價(jià)格的不斷上漲，玻璃纖 維和偶聯(lián)劑的價(jià)格還會(huì)不斷提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于克服上述缺陷，提供一種低成本、高性能的石棉纖維增強(qiáng) 的熱塑基木塑復(fù)合材料。 本發(fā)明石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料中各原料組分按質(zhì)量百分比含量 為 1)塑料含量為20% 45X，可以是PE、 PP、 PVC、 PS、 ABS和PET中的至少一種 (包括原生料和再生料)； 2)木粉含量為30% 60%，為木、竹、棉、麻纖維粉末中的至少一種； 3)石棉纖維含量為5% 30%，為溫石棉纖維、角閃石石棉纖維或水鎂石石棉纖
維中的至少一種；
4)偶聯(lián)劑含量為0.5% 3%，為鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑 或硅烷偶聯(lián)劑中的任一種； 5)增塑劑含量為0 2%，為鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯或癸二酸二 辛酯中的任一種； 6)穩(wěn)定劑含量為0 2%，為受阻胺類光穩(wěn)定劑或紫外線吸收劑中的任一種；
7)潤(rùn)滑劑含量為0 4%，為硬脂酸鋅、乙撐雙脂肪酸酰胺、聚酯蠟、硬脂酸、硬脂 酸鉛、聚乙烯蠟、石蠟或氧化聚乙烯蠟中的任一種。 我國(guó)是世界第三大石棉生產(chǎn)國(guó)，其中大約99%是溫石棉。溫石棉由于具有耐摩擦、 耐熱、抗腐蝕、隔音和質(zhì)輕并且抗張強(qiáng)度大等特點(diǎn)，廣泛用于建筑、機(jī)械、石油、化工、冶金、 電力、交通及軍工等現(xiàn)代工業(yè)中。但是應(yīng)當(dāng)看到，我國(guó)加入WT0后對(duì)385種產(chǎn)品采取了非關(guān) 稅管理措施，其中包括石棉，致使俄羅斯及中亞地區(qū)石棉大量涌入我國(guó)，已占據(jù)將近三分之 一的市場(chǎng)份額。我國(guó)80%的石棉礦山集中在西部邊遠(yuǎn)地區(qū)，生活條件艱苦，技術(shù)設(shè)備比較落 后，轉(zhuǎn)產(chǎn)和人員分流困難，在進(jìn)口產(chǎn)品的沖擊下許多企業(yè)舉步維艱。因此有必要立足我國(guó)國(guó) 情，理清政策思路，給予石棉行業(yè)全方位的支持，幫助它們盡快改革、改制，加快技術(shù)進(jìn)步， 煥發(fā)競(jìng)爭(zhēng)活力，繼續(xù)為國(guó)民經(jīng)濟(jì)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。本發(fā)明石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合 材料在實(shí)驗(yàn)階段采用了產(chǎn)于四川的溫石棉纖維，規(guī)格為內(nèi)徑6 8nm，外徑20 50nm，抗張 強(qiáng)度大于300MPa，取得了非常好的增強(qiáng)效果，同時(shí)也為國(guó)產(chǎn)石棉產(chǎn)品的應(yīng)用開拓出一條新 途徑。 本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供這種石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料的制備
方法與應(yīng)用，包括如下三種形式( — )擠出成型包括如下步驟 1)烘干將木粉材料加熱烘干； 2)混料按配方要求在烘干后的木粉中投入石棉纖維、偶聯(lián)劑、塑料及其他加工 助劑材料(根據(jù)實(shí)際需要分別加入增塑劑、潤(rùn)滑劑及穩(wěn)定劑，或僅加入三者中的一種或兩 種)，并混合均勻，必要時(shí)將混勻后的混合材料再次烘干； 3)成型將混均后的材料加入擠出機(jī)后一次性擠出成型得到本發(fā)明石棉纖維增 強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料板材或異型材；或者，將混均后材料加入擠出機(jī)，進(jìn)行擠出造粒， 得到本發(fā)明石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料的混雜型料粒，再將得到的料粒加入到擠 出機(jī)中，擠出板材或者異型材，在上述擠出過(guò)程中利用冷卻水對(duì)板材或異型材進(jìn)行冷卻。
( 二 )模壓成型包括如下步驟
1)烘干將木粉材料加熱烘干； 2)混料按配方要求在烘干后的木粉中加入石棉纖維、偶聯(lián)劑、塑料及其他加工 助劑材料(根據(jù)實(shí)際需要分別加入增塑劑、潤(rùn)滑劑及穩(wěn)定劑，或僅加入三者中的一種或兩 種)，并混合均勻，必要時(shí)將混勻后的混合材料再次烘干； 3)混煉將烘干后的混合材料在雙輥開煉機(jī)中進(jìn)行混煉，混煉好的材料下片冷 卻，得到本發(fā)明石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料的料片； 4)成型將混煉好的石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料料片加入到平板硫化 機(jī)的模具中，進(jìn)行熱壓成型，達(dá)到預(yù)定時(shí)間后，再進(jìn)行加壓冷卻處理，開模后得到最終型材。
(三)注射成型包括如下步驟
1)烘干將木粉材料加熱烘干； 2)混料按配方要求在烘干后的木粉中投入石棉纖維、偶聯(lián)劑、塑料及其他加工 助劑材料(根據(jù)實(shí)際需要分別加入增塑劑、潤(rùn)滑劑及穩(wěn)定劑，或僅加入三者中的一種或兩 種)，并混合均勻，必要時(shí)將混勻后的混合材料再次烘干； 3)成型將混合好的物料加入注射機(jī)中進(jìn)行注射成型；或者，將混均后材料加入 擠出機(jī)，進(jìn)行擠出造粒，得到本發(fā)明石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料的混雜型料粒，再 將得到的料粒加入到注射機(jī)中，注出板材或者異型材。 需要指出的是，在擠出成型的造粒過(guò)程中，擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)為9 50rpm，造 粒溫度應(yīng)保證始終高于塑料原料的熔點(diǎn)。 模壓成型過(guò)程中，根據(jù)選擇的塑料原料的性能參數(shù)來(lái)具體確定成型壓力及成型溫 度。雙輥開煉機(jī)上進(jìn)行混煉處理過(guò)程中，混煉溫度應(yīng)保證始終高于塑料原料的熔點(diǎn)，混煉的 時(shí)間以7 10分鐘為宜。并且混煉過(guò)程中，要不斷用割刀進(jìn)行翻剪打三角包，以使混煉均 勻。 此外，生產(chǎn)過(guò)程中利用高速混合機(jī)進(jìn)行混料時(shí)，為保證混合充分，通?；炝蠒r(shí)間不 低于3min，混料溫度不低于80°C 。本發(fā)明石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料的制備過(guò)程 中，偶聯(lián)劑摻入時(shí)可先按規(guī)定的比例溶解在無(wú)水乙醇溶液或丙酮等溶劑中后再投入使用。 值得一提的是在一些成型過(guò)程中，也可以省略單獨(dú)烘干木粉的工序，采用將所有材料按配 方混合均勻后再一起烘干的方法，也可以實(shí)現(xiàn)同樣的效果。 下面以聚丙烯、木粉加石棉纖維為例，對(duì)本發(fā)明石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合
材料及其制備方法與應(yīng)用進(jìn)行一下具體說(shuō)明。實(shí)驗(yàn)中，石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材
料各組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如下 聚丙烯30% 木粉45% 石棉纖維15% 偶聯(lián)劑2% 增塑劑2% 穩(wěn)定劑2% 潤(rùn)滑劑4% 其中，聚丙烯可采用原生料，也可以采用再生料，再生料需要將廢塑料收集后先清 洗、去油，然后用塑料破碎機(jī)進(jìn)行破碎造粒，再與木粉、石棉纖維及其他助劑進(jìn)行混合。偶聯(lián) 劑采用硅烷系列，摻入時(shí)按l : l的比例溶解在無(wú)水乙醇溶液中使用。木粉可采用纖維狀、 粒狀及鋸末等，均可順利成型。增塑劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑采用常規(guī)用料即可。所采用的石棉 纖維規(guī)格為內(nèi)徑6 8nm，外徑20 50nm，抗張強(qiáng)度大于300MPa，產(chǎn)地為四川。
為了使木粉和聚丙烯塑料混合的更均勻，需要將木塑和塑料在高速混合機(jī)中混合 約5min，同時(shí)溫度不低于8(TC，這是為了使木粉和其他助劑及溫石棉纖維得到更好的混 合。在擠出成型中，為了保證分散的均勻性，需要將在高速混合機(jī)中混好的料在單螺桿擠出 機(jī)中進(jìn)行造粒處理，然后在雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行板材或異型材擠出，雙螺桿擠出的螺桿轉(zhuǎn) 速設(shè)為9rpm，這是為了冷卻充分和排氣充分，同時(shí)也避免板材內(nèi)部產(chǎn)生較大的應(yīng)力影響外 觀和降低機(jī)械性能。造粒溫度可以低于擠出板材時(shí)的溫度約2 4t:，但整體溫度不得低于
6聚丙烯塑料的熔點(diǎn)170°C ;在模壓成型中，為了保證分散的均勻性，需要將在高速混合機(jī)中
混好的料在雙輥開煉機(jī)上進(jìn)行混煉處理，熱輥溫度同樣不得低于170°C?；鞜掃^(guò)程中，要不 斷用割刀進(jìn)行翻剪打三角包，以使混煉均勻，混煉時(shí)間約為9 10min。在模壓過(guò)程中，成型 壓力和溫度至關(guān)重要。溫度設(shè)為18(TC，壓力設(shè)為10MPa，這是為了使塑料在高壓下正常滲 透，能更充分的填充在木粉顆粒之間，使粘結(jié)效果更理想。值得一提的是，在上述制備石棉 纖維增強(qiáng)的木塑復(fù)合材料的過(guò)程中所產(chǎn)生的廢料，可以收集分類，用于下一次的擠出或模 壓，從而達(dá)到節(jié)省資源，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本的目的。 按這個(gè)配方制成的本發(fā)明石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料板材最終測(cè)得的 各項(xiàng)性能指標(biāo)分別為拉伸強(qiáng)度28. 34MPa，彎曲強(qiáng)度42. 31MPa，彎曲模量6134MPa，沖擊強(qiáng) 度0. 425J/cm。而只采用偶聯(lián)劑、不添加石棉纖維增強(qiáng)的木塑復(fù)合材料板材，對(duì)應(yīng)性能指標(biāo) 值分別為拉伸強(qiáng)度為16. 012MPa，彎曲強(qiáng)度34. 08MPa，彎曲模量3482MPa，沖擊強(qiáng)度0. 24J/ cm。若在采用偶聯(lián)劑的同時(shí)添入15%玻璃纖維，則所獲得木塑復(fù)合材料板材的對(duì)應(yīng)性能指 標(biāo)分別為拉伸強(qiáng)度26. 5MPa，彎曲強(qiáng)度40. 35MPa，彎曲模量5896MPa，沖擊強(qiáng)度0. 41J/cm。
試驗(yàn)結(jié)果證明，加入石棉纖維后，木塑復(fù)合材料體系的機(jī)械性能明顯提高。例如， 加入石棉纖維的質(zhì)量百分含量為15%時(shí)，所得到的木塑復(fù)合材料比同等條件下不添加石棉 纖維增強(qiáng)材料的木塑復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度提高24. 3% ，沖擊強(qiáng)度提高40% ，拉伸強(qiáng)度提高 42. 3% ;當(dāng)石棉纖維的質(zhì)量百分含量為20%時(shí)，所得到的木塑復(fù)合材料比同等條件下不添 加石棉纖維增強(qiáng)材料的木塑復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度提高40.4%，拉伸強(qiáng)度提高130%，沖擊 強(qiáng)度提高80. 1%。 綜上可知，利用本發(fā)明石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料制備方法加工出來(lái)的
木塑材料，其機(jī)械性能明顯高于單純使用偶聯(lián)劑的木塑材料，與同時(shí)使用偶聯(lián)劑和玻璃纖
維增強(qiáng)的木塑材料相比各項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)也達(dá)到了持平甚至超出的水平。由于本發(fā)明制備
方法所使用的石棉纖維在我國(guó)儲(chǔ)量大，價(jià)格比目前所使用的偶聯(lián)劑和玻璃纖維低很多，因
此，利用石棉纖維作為增強(qiáng)材料來(lái)部分代替偶聯(lián)劑和全部替代玻璃纖維，所制得的木塑復(fù)
合材料在獲得同等機(jī)械性能的前提下成本有了大幅下降，經(jīng)濟(jì)效益顯著。 本發(fā)明石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料，具有機(jī)械性能好，使用壽命長(zhǎng)，成本
低的特點(diǎn)，比玻璃纖維增強(qiáng)的木塑復(fù)合材料具有更高的使用價(jià)值和推廣意義。本發(fā)明石棉
纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料的制備方法，工序合理，簡(jiǎn)便易行，按照這種方法加工出的
板材或異型材，可廣泛應(yīng)用于建筑業(yè)、汽車業(yè)、運(yùn)輸業(yè)、航空業(yè)以及軍工領(lǐng)域，特別是利用本
發(fā)明石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料型材加工出的產(chǎn)品，在報(bào)廢后經(jīng)過(guò)清除表面污物
和破碎，可以做為原料再重新加工成型材，其具有可反復(fù)回收利用的特點(diǎn)，可以大量節(jié)省原
材料，這是本發(fā)明的又一 巨大貢獻(xiàn)，因此具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例一 以木塑復(fù)合材料中塑料質(zhì)量百分比含量為30%為例，若采用以下配方，各組分質(zhì)
量百分比含量如下
聚丙烯30%
木粉45%
7
石棉纖維15%
偶聯(lián)劑2%
增塑劑2%
穩(wěn)定劑2%
潤(rùn)滑劑4% 本發(fā)明石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料的制備方法與擠出成型流程，包括如 下具體步驟 (1)將40 60目的木粉置于烘箱中，在105。C下烘干2h ; (2)將硅烷偶聯(lián)劑與無(wú)水乙醇按1 : 1的比例混合均勻，加入到木粉中，在高速混 合機(jī)中混合2min，溫度定為80°C。將溫石棉纖維加入到高速混合機(jī)中混合2min。將潤(rùn)滑 劑、增塑劑、穩(wěn)定劑及聚丙烯料粒加入到高速混合機(jī)中混合4min，出料，在105t:下烘干2h， 待用； (3)將步驟(2)中烘干的混合材料在單螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出造粒，模頭溫度為 175°C ，螺桿加熱區(qū)溫度依次為192°C 、 197°C 、 192°C ，螺桿轉(zhuǎn)速為40r/min，得到本發(fā)明石棉 纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料的混雜型粒料，然后置于105t:的烘箱中干燥24h ;
(4)將步驟(3)所制得的混雜型粒料在雙螺桿擠出機(jī)中擠出板材或者異型材，即 得到本發(fā)明石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料的產(chǎn)品。擠出成型過(guò)程中，模頭溫度為 175 °C ，擠出壓力為1. 3 X 107Pa，螺桿加熱區(qū)溫度依次為192 °C 、 197 °C 、 192 °C ，螺桿轉(zhuǎn)速為 40r/min，并通冷卻水進(jìn)行冷卻。 在上述過(guò)程中，由于木粉和石棉纖維的存在，使得混合料的體積膨脹，結(jié)構(gòu)疏松，
為了保證下料的連續(xù)性，可采用饑餓進(jìn)料的方法，避免擠出過(guò)程下料中斷，造成擠出的板材
或者異型材內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松、不致密，影響使用。在雙螺桿擠出過(guò)程中，要嚴(yán)格控制模具溫度，
并通冷卻水環(huán)繞板材界面進(jìn)行冷卻，從而使板材各個(gè)面溫度一致，避免出現(xiàn)收縮率不一樣
的情況，使得板材或者異型材翹曲等情況，影響美觀和使用。 實(shí)施例二 以木塑復(fù)合材料中塑料質(zhì)量百分比含量為30%為例，若采用以下配方，各組分質(zhì)
量百分比含量如下
聚丙烯30%
木粉45%
石棉纖維15%
偶聯(lián)劑2%
增塑劑2%
穩(wěn)定劑2%
潤(rùn)滑劑4% 本發(fā)明石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料的制備方法與模壓成型流程，包括如 下具體步驟 (1)將40 60目的木粉置于烘箱中，在105t:下烘干2h ; (2)將硅烷偶聯(lián)劑與無(wú)水乙醇按1 : 1的比例混合均勻，加入到木粉中，在高速混 合機(jī)中混合2min，溫度定為80°C。將溫石棉纖維加入到高速混合機(jī)中混合2min。將潤(rùn)滑劑、增塑劑、穩(wěn)定劑及聚丙烯料粒加入到高速混合機(jī)中混合4min，出料，在105t:下烘干2h，待用； (3)將雙輥開煉機(jī)的輥筒加熱到預(yù)定溫度，當(dāng)達(dá)到規(guī)定溫度后，將輥距調(diào)至0. 5mm，然后把步驟(2)所得到的烘干后的混合材料投放到兩輥筒之間，塑化后的物料割下，待全部塑化后調(diào)至適當(dāng)輥距，使兩輥間有合適的堆積料，左右割刀翻煉，塑煉5-7min后，薄通兩次，輥距在0. 5mm以下打三角包，待物料色澤均勻并表面有光澤時(shí)，即可將輥距放開至1. 5 1. 8mm，下片冷卻，即得到本發(fā)明石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料的料片。 (4)擬定成型工藝參數(shù)，加熱上下模板，并對(duì)模具進(jìn)行預(yù)熱；放入步驟(3)中得到的混煉好的料片(請(qǐng)注意按壓延方向交叉放置)在模具內(nèi)預(yù)熱；模具要放在熱板的中央，根據(jù)試片厚度和配方需要設(shè)定預(yù)熱時(shí)間，試片預(yù)熱充分后，合模并排氣1-3次，加熱到規(guī)定壓力，保壓5min取出模具放入冷板中加壓冷卻20min至80°C以下，開模即得到本發(fā)明石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料的最終成型產(chǎn)品。 在上述過(guò)程中，保壓時(shí)間要嚴(yán)格控制在5min，如若時(shí)間過(guò)短，則聚丙烯不能完全滲
透到木粉和纖維中，造成局部塑料集中，另外一些部分則缺少塑料，使得板材內(nèi)部不均勻，
直接影響到使用效果；如若時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則木粉和塑料則會(huì)由于過(guò)熱而分解燒焦，影響美觀甚
至無(wú)法使用。 實(shí)施例三 以木塑復(fù)合材料中塑料質(zhì)量百分比含量為30%為例，若采用以下配方，各組分質(zhì)
量百分比含量如下
聚丙烯30%
木粉45%
石棉纖維15%
偶聯(lián)劑2%
增塑劑2%
穩(wěn)定劑2%
潤(rùn)滑劑4% 本發(fā)明石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料的制備方法與注射成型流程，包括如下具體步驟 (1)將40 60目的木粉置于烘箱中，在105t:下烘干2h ; (2)將硅烷偶聯(lián)劑與無(wú)水乙醇按1 : 1的比例混合均勻，加入到木粉中，在高速混合機(jī)中混合2min，溫度定為80°C。將溫石棉纖維加入到高速混合機(jī)中混合2min。將潤(rùn)滑劑、增塑劑、穩(wěn)定劑及聚丙烯料粒加入到高速混合機(jī)中混合4min，出料，在105t:下烘干2h，待用； (3)將步驟(2)得到的烘干后的混合材料加入已完成預(yù)熱的注射機(jī)中，將注射機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)定為40rpm，螺桿溫度設(shè)定為149t:、17rC、21(TC和229°C ，模具溫度分別設(shè)定為4(TC、6(TC和8(TC，注射形成板材或者異型材，即得到本發(fā)明石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料的產(chǎn)品。 本發(fā)明利用石棉纖維可以顯著增強(qiáng)木塑復(fù)合材料的機(jī)械性能，延長(zhǎng)了木塑復(fù)合材
9料的使用壽命，其機(jī)械性能明顯高于不加石棉纖維增強(qiáng)的普通木塑復(fù)合材料，且與玻璃纖維增強(qiáng)的木塑復(fù)合材料性能相差無(wú)幾甚至更好，但由于石棉纖維儲(chǔ)量大，因此其價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于玻璃纖維，比玻璃纖維具有更高的使用價(jià)值和推廣意義。 需要指出的是，在此通過(guò)上述實(shí)例來(lái)闡述本發(fā)明的內(nèi)容，是為了更好的理解本發(fā)明，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于上述實(shí)例，實(shí)例不應(yīng)視作對(duì)本發(fā)明的限定。例如，木粉的種類(楊木，松木，竹粉，麻等)，塑料的種類可以是PP、 PE、 PVC、 PS、 ABS、 PET中的任一種或幾種，只要是基于本發(fā)明之精神的技術(shù)方案及應(yīng)用，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料，其特征在于其各原料組分和按質(zhì)量百分比含量為1)塑料含量為20％～45％，可以是PE、PP、PVC、PS、ABS和PET中的至少一種；2)木粉含量為30％～60％，為木、竹、棉、麻纖維粉末中的至少一種；3)石棉纖維含量為5％～30％，為溫石棉纖維、角閃石石棉纖維或水鎂石石棉纖維中的至少一種；4)偶聯(lián)劑含量為0.5％～3％，為鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑或硅烷偶聯(lián)劑中的任一種；5)增塑劑含量為0～2％，為鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯或癸二酸二辛酯中的任一種；6)穩(wěn)定劑含量為0～2％，為受阻胺類光穩(wěn)定劑或紫外線吸收劑中的任一種；7)潤(rùn)滑劑含量為0～4％，為硬脂酸鋅、乙撐雙脂肪酸酰胺、聚酯蠟、硬脂酸、硬脂酸鉛、聚乙烯蠟、石蠟或氧化聚乙烯蠟中的任一種。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料，其特征在于石棉纖維規(guī)格為內(nèi)徑6 8nm，外徑20 50nm。
3. —種根據(jù)權(quán)利要求1所述的石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于木塑復(fù)合材料的制備及利用擠出成型的方式將木塑復(fù)合材料加工成型材的過(guò)程包含如下步驟1) 烘干將木粉材料加熱烘干；2) 混料按配方要求在烘干后的木粉中投入石棉纖維、偶聯(lián)劑、塑料及其他加工助劑材料，并混合均勻，必要時(shí)將混勻后的混合材料再次烘干；3) 成型將混均后的材料加入擠出機(jī)后一次性擠出成型得到本發(fā)明石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料板材或異型材；或者，將烘干后的混合材料加入擠出機(jī)，進(jìn)行擠出造粒，得到本發(fā)明石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料的混雜型料粒，再將得到的料粒加入到擠出機(jī)中，擠出板材或者異型材，在上述擠出過(guò)程中利用冷卻水對(duì)板材或異型材進(jìn)行冷卻。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于擠出過(guò)程中，擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)為9 50rpm，造粒溫度應(yīng)保證始終高于塑料原料的熔點(diǎn)。
5. —種根據(jù)權(quán)利要求1所述的石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于木塑復(fù)合材料料片的制備及利用模壓成型的方式將木塑復(fù)合材料料片加工成型材的過(guò)程包含如下步驟1) 烘干將木粉材料加熱烘干；2) 混料按配方要求在烘干后的木粉中投入石棉纖維、偶聯(lián)劑、塑料及其他加工助劑材料，并混合均勻，必要時(shí)將混勻后的混合材料再次烘干；3) 混煉將烘干后的混合材料在雙輥開煉機(jī)中進(jìn)行混煉，混煉好的材料下片冷卻，得到本發(fā)明石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料的料片；4) 成型將混煉好的石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料料片加入到平板硫化機(jī)的模具中，進(jìn)行熱壓成型，達(dá)到預(yù)定時(shí)間后，再進(jìn)行加壓冷卻處理，開模后得到最終型材。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于在雙輥開煉機(jī)上進(jìn)行混煉處理過(guò)程中，混煉溫度應(yīng)保證始終高于塑料原料的熔點(diǎn)，混煉時(shí)間以7 10min為宜。
7. —種根據(jù)權(quán)利要求1所述的石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于利用注射成型的方式獲得木塑復(fù)合材料型材的過(guò)程包含如下步驟1) 烘干將木粉材料加熱烘干；2) 混料按配方要求在烘干后的木粉中投入石棉纖維、偶聯(lián)劑、塑料及其他加工助劑材料，并混合均勻，必要時(shí)將混勻后的混合材料再次烘干；3) 成型將混合好的物料加入注射機(jī)中進(jìn)行注射成型；或者，將混均后的材料加入擠出機(jī)，進(jìn)行擠出造粒，得到本發(fā)明石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料的混雜型料粒，再將得到的料粒加入到注射機(jī)中，注出板材或者異型材。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3、5或7所述的石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于利用高速混合機(jī)進(jìn)行混料時(shí)，混料時(shí)間不低于3min，混料溫度不低于80°C 。
全文摘要
本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，特別涉及一種木塑復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明的石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料，其各原料組分按質(zhì)量百分比為塑料，含量為20％～45％；木粉，含量為30％～60％；石棉纖維，含量為5％～30％；偶聯(lián)劑，含量為0.5％～3％；增塑劑，含量為0～2％；穩(wěn)定劑，含量為0～2％；潤(rùn)滑劑，含量為0～4％。本發(fā)明加工出來(lái)的木塑材料，機(jī)械性能明顯高于單純使用偶聯(lián)劑的木塑材料，與同時(shí)使用偶聯(lián)劑和玻璃纖維增強(qiáng)的木塑材料相比各項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)達(dá)到了持平甚至超出的水平，價(jià)格比目前所使用的偶聯(lián)劑和玻璃纖維低很多，可廣泛應(yīng)用于建筑、汽車、運(yùn)輸、航空以及軍工領(lǐng)域，特別是利用本發(fā)明石棉纖維增強(qiáng)的熱塑基木塑復(fù)合材料型材加工出的產(chǎn)品，在報(bào)廢后經(jīng)過(guò)清除表面污物和破碎，可以做為原料再重新加工成型材，反復(fù)回收利用，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C08K7/12GK101724190SQ20081015775
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2008年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月14日
發(fā)明者李秋義, 鄭玉春 申請(qǐng)人:李秋義