專利名稱：：一種注射用塑木復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于材料制備技術(shù)，特別涉及一種注射用塑木復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：近年來，隨著高分子材料應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)一步擴(kuò)大，環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng)，將木粉、稻糠、竹粉和秸稈等生物質(zhì)纖維與熱塑性塑料特別是廢舊熱塑性塑料(聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，ABS等)經(jīng)塑料成型加工工藝制成的塑木復(fù)合材料(WPC)已引起人們極大的重視。WPC具有類似木材的外觀和二次加工性，比原木有更好的尺寸穩(wěn)定性、防腐蝕性，防蟲、防潮，甲醛釋放量低，硬度、剛性比塑料高，因此在建筑材料、市政設(shè)施、包裝材料、家具制品、汽車材料等許多領(lǐng)域具有廣泛的用途。目前塑木復(fù)合材料主要的成型方法有擠出成型、注射成型和熱壓成型。申請(qǐng)?zhí)枮?00410077610.8、名稱為"一種木塑復(fù)合材料及其制備方法"的國家發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種用于擠出型材用木塑復(fù)合材料及其制備方法，但并沒有涉及到注射成型用塑木復(fù)合材料。注射成型的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)速度快、效率高、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，且能成型形狀復(fù)雜的制品。但是，塑木復(fù)合材料由于加入了大量纖維，不僅造成復(fù)合材料的力學(xué)性能特別是韌性大幅降低，材料的流動(dòng)性能也相應(yīng)變差，很難滿足注射加工的要求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的首要目的就是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種注射用塑木復(fù)合材料的制備方法。該制備方法制得的注射用塑木復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能、優(yōu)良的加工流動(dòng)性能和低甲醛釋放量等特點(diǎn)，是一種新型環(huán)保高性能塑木復(fù)合材料。本發(fā)明的另一目的在于提供通過所述制備方法制得的注射用塑木復(fù)合材料。本發(fā)明的再一目的在于提供所述注射用塑木復(fù)合材料的應(yīng)用。本發(fā)明的目的通過下述方案實(shí)現(xiàn)一種注射用塑木復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟(1)將3070重量份注射用熱塑性塑料、3070重量份生物質(zhì)纖維、510重量份聚烯烴與多單體固相接枝共聚物和0.54重量份加工助劑在高速混合機(jī)中預(yù)混合，溫度為3060°C，時(shí)間為2030min，轉(zhuǎn)速為50500rpm;(2)將步驟(1)制得的預(yù)混料加入到雙螺桿或三螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出，擠出機(jī)主螺桿轉(zhuǎn)速60150rpm，螺桿溫度140200°C;(3)擠出產(chǎn)物經(jīng)冷卻、造粒，得到注射用塑木復(fù)合材料。為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，步驟(1)優(yōu)選為混合時(shí)添加010重量份其它改性劑；所述其它改性劑為乙烯-醋酸乙酯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物(EMA)、聚烯烴彈性體(POE)、三元乙丙橡膠(EP匿)、苯乙烯-丁二烯共聚物(SBS)、氫化SBS共聚物(SEBS)或苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物(SIS)中的至少一種。所述注射用熱塑性塑料包括新的或廢舊的注射級(jí)熱塑性塑料，熔融指數(shù)為245g/10min(19(TC和2160g條件下)，優(yōu)選為高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、線型低密度聚乙烯(LLDPE)、聚丙烯(PP)、高抗沖聚苯乙烯(HIPS)或丙烯腈-苯乙烯-丁二烯(ABS)共聚物中的至少一種；所述生物質(zhì)纖維優(yōu)選木粉、稻糠、竹粉、桔桿、茶葉渣或蔗渣中的至少一種；所述聚烯烴與多單體固相接枝共聚物依據(jù)專利號(hào)為ZL00117390.1、名稱為"聚烯烴與三單體固相接枝共聚物的制備方法及其應(yīng)用"提供的方法進(jìn)行制備，得到的聚烯烴與多單體固相接枝共聚物接枝率高、支鏈長、支鏈組成和極性可調(diào)，可用作疏水性塑料與親水性生物質(zhì)纖維的改性劑；所述加工助劑優(yōu)選聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、硅油、硬脂酸及其皂鹽或鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)中的至少一種。—種注射用塑木復(fù)合材料，通過上述的制備方法制得。所述注射用塑木復(fù)合材料直接或與塑料混配即可在通用的注射機(jī)上進(jìn)行成型加工，應(yīng)用于日用品、家具用品或汽車用品領(lǐng)域。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果(1)該塑木復(fù)合材料能成型形狀復(fù)雜的制品，且生產(chǎn)速度快、效率高、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。(2)聚烯烴與多單體固相接枝共聚物具有接枝率高、支鏈長、支鏈組成及極性可調(diào)等一系列優(yōu)點(diǎn)，特別適合做各種復(fù)合材料的界面改性劑和聚合物共混物的相容劑。將該接枝物用作注射用廢舊塑木復(fù)合材料的改性劑，用于聚合物/無機(jī)填料復(fù)合體系中，能顯著改進(jìn)疏水性塑料與親水性木粉或生物質(zhì)纖維之間的相容性和界面結(jié)臺(tái)，從而使復(fù)合材料的模量、強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性、耐水性等性能獲得顯著提高。(3)本發(fā)明擴(kuò)大了塑木復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域，通過注射成型可制備形狀復(fù)雜的制品，從而為家居用品、汽車內(nèi)飾、日用品、玩具用品、園林設(shè)施等提供新材料。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例1(1)聚丙烯三單體固相接枝共聚物的制備在不銹鋼反應(yīng)釜中加入聚丙烯(粉料)60重量份、單體混合物40重量份(馬來酸酐、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯按質(zhì)量比6:4:l混合)、引發(fā)劑過氧化苯二甲酰(BP0)1重量份，同時(shí)加入二甲苯做為界面活性劑；在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱攪拌反應(yīng)，溫度為12(TC，反應(yīng)2小時(shí)后，將產(chǎn)物用7(TC蒸餾水洗滌，抽濾，在烘箱中于8(TC干燥24小時(shí)，得到聚丙烯三單體固相接枝共聚物；(2)將40重量份廢舊熱塑性塑料聚丙烯(PP)粒料(在19(TC和2160g條件下熔融指數(shù)為6g/10min)，60重量份生物質(zhì)纖維稻糠，5重量份步驟(1)制備的聚丙烯三單體固相接枝共聚物、5重量份其它改性劑EVA、3重量份硅油在通用高速混合機(jī)中預(yù)混合，溫度60°C，時(shí)間20min，轉(zhuǎn)速100rpm;(3)將混合好的預(yù)混料加入到直徑30mm的通用雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出，擠出機(jī)主螺桿轉(zhuǎn)速80100轉(zhuǎn)，螺桿溫度170200°C;(4)擠出產(chǎn)物經(jīng)冷卻、造粒，即得PP/稻糠的注射用塑木復(fù)合材料；(5)將所得的注射用塑木復(fù)合材料與廢PP(在19(TC和2160g條件下熔融指數(shù)為6g/10min)塑料按重量比1:1比例配混，在通用的注射機(jī)上成型，螺桿溫度為17019(TC，可得到多種注射產(chǎn)品，該注射產(chǎn)品具有良好的力學(xué)性能和加工性能。其物理機(jī)械性能的測(cè)試方法參照國標(biāo)GB/T1039-92，熔融指數(shù)測(cè)試方法參照國標(biāo)GB/T3682-2000，測(cè)試結(jié)果如表1所示表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實(shí)施例2(1)聚乙烯三單體固相接枝共聚物的制備在不銹鋼反應(yīng)釜中加入高密度聚乙烯(粉料)60重量份、單體混合物40重量份(馬來酸酐、苯乙烯和丙烯酸丁酯按質(zhì)量比5:5:l混合)、引發(fā)劑過氧化苯二甲酰2重量份，同時(shí)加入二甲苯做為界面活性劑；在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱攪拌反應(yīng)，溫度為10(TC，反應(yīng)3小時(shí)后，將產(chǎn)物用6(TC蒸餾水洗滌，抽濾，在烘箱中于7(TC干燥40小時(shí)，得到聚乙烯三單體固相接枝共聚物；(2)將60重量份高密度聚乙烯(HDPE)(在19(TC和2160g條件下熔融指數(shù)為10g/10min)，40重量份木粉，10重量份聚乙烯三單體固相接枝共聚物、0.5重量份聚乙烯蠟在通用高速混合機(jī)中預(yù)混合，溫度30°C，時(shí)間30min，轉(zhuǎn)速300rpm;(3)將混合好的預(yù)混料加入到直徑35mm的通用雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出，擠出機(jī)主螺桿轉(zhuǎn)速80100轉(zhuǎn)，螺桿溫度140180°C;(4)擠出產(chǎn)物經(jīng)冷卻、造粒，即得PP/稻糠的注射用塑木復(fù)合材料；(5)將上述擠出所得得到注射用塑木復(fù)合材料在通用的注射機(jī)成型，螺桿溫度16018(TC，可得到多種注射產(chǎn)品。該注射產(chǎn)品具有良好的力學(xué)性能和加工性能，其物理機(jī)械性能的測(cè)試方法參照國標(biāo)GB/T1039-92，熔融指數(shù)測(cè)試方法參照國標(biāo)GB/T3682-2000，測(cè)試結(jié)果如表2所示表2<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實(shí)施例3(1)聚乙烯三單體固相接枝共聚物的制備在不銹鋼反應(yīng)釜中加入低密度聚乙烯(粉料)60重量份、單體混合物40重量份(AA、St和BA按質(zhì)量比5:5:l混合)、引發(fā)劑偶氮二異丁睛(AIBN)1重量份，同時(shí)加入二甲苯做為界面活性劑；在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱攪拌反應(yīng)，溫度為IO(TC，反應(yīng)2小時(shí)后，將產(chǎn)物用6(TC蒸餾水洗滌，抽濾，在烘箱中于7(TC干燥40小時(shí)，得到聚乙烯三單體固相接枝共聚物；(2)將70重量份丙烯腈_苯乙烯_丁二烯(ABS)粒料(在19(TC和2160g條件下熔融指數(shù)為21g/10min)，30重量份桔桿粉和稻糠的混合物(配比為50/50)，7重量份聚乙烯三單體固相接枝共聚物，10重量份改性劑(SEBS/SIS=6/4)、1重量份硅油在通用高速混合機(jī)中預(yù)混合，溫度40°C，時(shí)間25min，轉(zhuǎn)速250rpm;(3)將混合好的預(yù)混料加入到直徑30mm的通用雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出，擠出機(jī)主螺桿轉(zhuǎn)速100120轉(zhuǎn)，螺桿溫度180200°C;(4)擠出產(chǎn)物經(jīng)冷卻、造粒，即得ABS的注射用塑木復(fù)合材料。(5)將上述擠出所得的注射用塑木復(fù)合材料在通用的注射機(jī)上成型，螺桿溫度16020(TC，可得到多種注射產(chǎn)品。該注射產(chǎn)品具有良好的力學(xué)性能和加工性能。實(shí)施例4(1)聚乙烯三單體固相接枝共聚物的制備在不銹鋼反應(yīng)釜中加入低密度聚乙烯(粉料)60重量份、單體混合物40重量份(AA、St和BA按質(zhì)量比5:5:l混合)、引發(fā)劑過氧化苯二甲酰1重量份，同時(shí)加入二甲苯做為界面活性劑；在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱攪拌反應(yīng)，溫度為IO(TC，反應(yīng)3小時(shí)后，將產(chǎn)物用6(TC蒸餾水洗滌，抽濾，在烘箱中于7(TC干燥40小時(shí)，得到聚乙烯三單體固相接枝共聚物；(2)將30重量份廢舊LDPE粒料(在190°C和2160g條件下熔融指數(shù)為15g/10min)，70重量份竹粉和稻糠的混合物(配比為50/50)，6重量份聚乙烯三單體固相接枝共聚物，6重量份改性劑SBS、1重量份硬脂酸在通用高速混合機(jī)中預(yù)混合，溫度50°C，時(shí)間20分鐘，轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)/分鐘;(3)將混合好的預(yù)混料加入到直徑30mm的通用雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出，擠出機(jī)主螺桿轉(zhuǎn)速80100轉(zhuǎn)，螺桿溫度170190°C;(4)擠出產(chǎn)物經(jīng)冷卻、造粒，即得LDPE塑木復(fù)合材料。(5)將上述擠出所得塑木復(fù)合材料與HDPE塑料(熔融指數(shù)為5g/10min)按重量比l:1比例配混，在通用的注射機(jī)上即可成型，可得到多種注射產(chǎn)品，螺桿溫度為14019(TC。該注射產(chǎn)品具有良好的力學(xué)性能和加工性能。實(shí)施例5(1)聚乙烯三單體固相接枝共聚物的制備在不銹鋼反應(yīng)釜中加入低密度聚乙烯(粉料)60重量份、單體混合物40重量份(AA、St和BA按質(zhì)量比5:5:l混合)、引發(fā)劑偶氮二異丁睛3重量份，同時(shí)加入二甲苯做為界面活性劑；在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱攪拌反應(yīng)，溫度為10(TC，反應(yīng)3小時(shí)后，將產(chǎn)物用6(TC蒸餾水洗滌，抽濾，在烘箱中于7(rC干燥40小時(shí)，得到聚乙烯三單體固相接枝共聚物；(2)將70重量份廢舊LLDPE粒料(在190°C和2160g條件下熔融指數(shù)為10g/10min)，30重量份廢茶葉渣和稻糠的混合物(配比為50/50)，9重量份聚乙烯三單體固相接枝共聚物，3重量份改性劑(EAA/EEA/EMA=1/1/1)、2重量份加工助劑(聚乙烯蠟/硅油=1/1)在通用高速混合機(jī)中預(yù)混合，溫度40°C，時(shí)間25分鐘，轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)/分鐘；(3)將混合好的預(yù)混料加入到直徑30mm的通用雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出，擠出機(jī)主螺桿轉(zhuǎn)速130150轉(zhuǎn)，螺桿溫度150190°C;(4)擠出產(chǎn)物經(jīng)冷卻、造粒，即得LDPE塑木復(fù)合材料。(5)將上述擠出所得塑木復(fù)合材料在通用的注射機(jī)上即可成型，可得到多種注射產(chǎn)品，螺桿溫度1601S(TC。該注射產(chǎn)品具有良好的力學(xué)性能和加工性能。實(shí)施例6(1)聚乙烯三單體固相接枝共聚物的制備在不銹鋼反應(yīng)釜中加入高密度聚乙烯(粉料)60重量份、單體混合物40重量份(馬來酸酐和甲基丙烯酸縮水甘油酯按質(zhì)量比4:6混合)、引發(fā)劑過氧化苯二甲酰3重量份，同時(shí)加入二甲苯做為界面活性劑；在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱攪拌反應(yīng)，溫度為10(TC，反應(yīng)3小時(shí)后，將產(chǎn)物用6(TC蒸餾水洗滌，抽濾，在烘箱中于7(TC干燥40小時(shí)，得到聚乙烯三單體固相接枝共聚物；(2)將60重量份HDPE(在190。C和2160g條件下熔融指數(shù)為8g/10min)與HIPS(在19(TC和2160g條件下熔融指數(shù)為10g/10min)的混合料(HDPE/HIPS=50/50)，40重量份經(jīng)過干燥處理的80目的蔗渣，8重量份聚乙烯三單體固相接枝共聚物，4重量份聚烯烴彈性體P0E、2重量份鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)在通用高速混合機(jī)中預(yù)混合，溫度60°C，時(shí)間20分鐘，轉(zhuǎn)速250轉(zhuǎn)/分鐘；(2)將混合好的預(yù)混料加入到直徑30mm的通用雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出，擠出機(jī)主螺桿轉(zhuǎn)速80100轉(zhuǎn)，螺桿溫度170190°C;(3)擠出產(chǎn)物經(jīng)冷卻、造粒，即得HIPS/蔗渣塑木復(fù)合材料。(4)將上述擠出所得塑木復(fù)合材料在通用的注射機(jī)上成型，可得到多種注射產(chǎn)品，螺桿溫度150200°C。該注射產(chǎn)品具有良好的力學(xué)性能和加工性能。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求一種注射用塑木復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)將30～70重量份注射用熱塑性塑料、30～70重量份生物質(zhì)纖維、5～10重量份聚烯烴與多單體固相接枝共聚物和0.5～4重量份加工助劑在高速混合機(jī)中預(yù)混合，溫度為30～60℃，時(shí)間為20～30min，轉(zhuǎn)速為50～500rpm；(2)將步驟(1)制得的預(yù)混料加入到雙螺桿或三螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出，擠出機(jī)主螺桿轉(zhuǎn)速60～150rpm，螺桿溫度140～200℃；(3)擠出產(chǎn)物經(jīng)冷卻、造粒，得到注射用塑木復(fù)合材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(1)所述預(yù)混合時(shí)添加010重量份其它改性劑；所述其它改性劑為乙烯_醋酸乙酯共聚物、乙烯_丙烯酸共聚物、乙烯_丙烯酸乙酯共聚物、乙烯_甲基丙烯酸酯共聚物、聚烯烴彈性體、三元乙丙橡膠、苯乙烯_丁二烯共聚物、氫化SBS共聚物或苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物中的至少一種。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的制備方法，其特征在于所述的注射用熱塑性塑料在19(TC和2160g條件下熔融指數(shù)為245g/10min，為高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線型低密度聚乙烯、聚丙烯、高抗沖聚苯乙烯或丙烯腈_苯乙烯_丁二烯共聚物中的至少一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述生物質(zhì)纖維為木粉、稻糠、竹粉、桔桿、茶葉渣或蔗渣中的至少一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的聚烯烴與多單體固相接枝共聚物依據(jù)專利號(hào)為ZL00117390.1、名稱為"聚烯烴與三單體固相接枝共聚物的制備方法及其應(yīng)用"提供的方法進(jìn)行制備。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述加工助劑為聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、硅油、硬脂酸及其皂鹽或鄰苯二甲酸二辛酯中的至少一種。7.—種注射用塑木復(fù)合材料，是通過權(quán)利要求16任一項(xiàng)所述的制備方法制得。8.權(quán)利要求7所述的注射用塑木復(fù)合材料在家居用品、日用品、汽車用品、玩具用品、園林裝飾等中的應(yīng)用。全文摘要本發(fā)明公開了一種注射用塑木復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用，該材料是將30～70重量份注射用熱塑性塑料、30～70重量份生物質(zhì)纖維、5～10重量份聚烯烴與多單體固相接枝共聚物和0.5～4重量份加工助劑在高速混合機(jī)中預(yù)混合，加入到雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出，經(jīng)冷卻、造粒，即得注射用塑木復(fù)合材料。本發(fā)明的注射用塑木復(fù)合材料直接或與塑料配混即可在通用的注射機(jī)上進(jìn)行成型加工，得到形狀復(fù)雜的制品，且生產(chǎn)速度快、效率高、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，同時(shí)能顯著改進(jìn)疏水性塑料與親水性生物質(zhì)纖維之間的相容性和界面結(jié)合，使復(fù)合材料的模量、強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性、耐水性、加工性能等性能獲得顯著提高。文檔編號(hào)C08L55/02GK101704969SQ200910194099公開日2010年5月12日申請(qǐng)日期2009年11月24日優(yōu)先權(quán)日2009年11月24日發(fā)明者何慧,賈德民申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)