專利名稱：一種木塑淀粉復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種木塑淀粉復(fù)合材料及其制備方法，尤其是涉及一種以回收瓦楞 紙紙纖維、天然玉米淀粉與低密度聚乙烯塑料為基料的木塑淀粉復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
塑料的來源主要為天然石油，而這些能源的貯藏量是有一定限度的，而且塑料在 天然條件下很難快速降解，難以循環(huán)利用，從而給環(huán)境和資源造成很大的壓力。木塑復(fù)合材料價格低廉，性能優(yōu)良，使用方便，可鋸、可刨、可釘，既保留了木材在 加工性能方面的優(yōu)勢，又克服了木材不耐用怕蟲蛀的缺點(diǎn)，可以替代外運(yùn)貨物木制包裝材 料和鋪墊材料，也可以用于化工行業(yè)的耐腐工棚搭建，裝飾板、地板、通道、臺架及鑄造模型 機(jī)器罩、水泵殼、電器結(jié)構(gòu)件等制造。
然而，作為木纖維之一的回收瓦楞紙紙纖維與樹脂基體表面性能不同，兩者復(fù)合時界 面粘接效果較差，從而導(dǎo)致由回收瓦楞紙紙纖維與樹脂組成的木塑復(fù)合材料力學(xué)性能的降 低，影響了該種復(fù)合材料的普及應(yīng)用。另一方面，由于木塑復(fù)合材料中木纖維與樹脂基體之間較差的相容性以及纖維本 身的特點(diǎn)，使得纖維的添加量受到嚴(yán)重的限制，目前工業(yè)化生產(chǎn)的木塑復(fù)合材料中，植物纖 維的含量大多為10-25%，植物纖維的這個含量對于降低木塑復(fù)合材料的成本而言，意義并 不太大，而昂貴的改性添加劑成本，又使得這種復(fù)合材料的市場價格相當(dāng)于甚至高于通用 塑料及實(shí)木，從而制約了木塑復(fù)合材料的發(fā)展與應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有木塑復(fù)合材料存在的上述缺陷，提供一種價格低 廉，綜合性能優(yōu)良的新型木塑淀粉復(fù)合材料及其制備方法。。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明之木塑淀粉復(fù)合材料，主要組分包括基料回收瓦楞紙紙纖維、低密度聚乙烯樹 脂和淀粉，及添加劑鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑、甘油、抗氧劑1010 (即四[甲基-β- (3，5-二叔丁 基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯)和潤滑劑硬脂酸鋅；所述回收瓦楞紙紙纖維在基料 中的含量為40-65wt%，低密度聚乙烯樹脂在基料中的含量為10-40wt%，淀粉在基料中的 含量為10-30襯％;添加劑鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑添加量為回收瓦楞紙紙纖維含量的1-6 wt %，甘 油添加量為淀粉含量的5-15 wt%，抗氧劑1010添加量為基料總重量的0.5-2 wt%，潤滑劑 硬脂酸鋅添加量為基料總重量的1-4 wt%0本發(fā)明之木塑淀粉復(fù)合材料制備方法包括以下步驟(1)回收瓦楞紙紙纖維預(yù)處 理將回收瓦楞紙紙纖維粉碎成40-120目的粉末，再用質(zhì)量濃度為1%_8%的氫氧化鈉溶液 浸泡1-8小時，然后用清水洗滌至中性，干燥后將其置于用鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑配成的質(zhì)量濃 度為8-12%的乙醇溶液(即將鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑與乙醇按0. 8-1. 2:10的質(zhì)量比配成的溶液) 中浸泡1-5小時，將紙纖維從上述配制的溶液中取出后于70-80°C烘干至含水率控制<4%，備用；(2)將經(jīng)過步驟(1)預(yù)處理的回收瓦楞紙紙纖維與添加劑抗氧劑1010和潤滑劑硬脂 酸鋅置于高速混合機(jī)中混合8-12分鐘；(3)將淀粉、低密度聚乙烯樹脂與甘油置于高速混 合機(jī)中混合4-6分鐘；；(4)擠出成型設(shè)定螺桿擠出機(jī)溫度165-180°C ；將步驟(3)所得 淀粉、低密度聚乙烯樹脂和甘油的混合物置于螺桿擠出機(jī)中塑化熔融為粘性液體，然后將 步驟(2)所得回收瓦楞紙紙纖維與相關(guān)助劑的混合物加入已成為粘性液體的塑化熔融物 中，在螺桿作用下，回收瓦楞紙紙纖維粉末在塑化熔融物中均勻分散、取向，得到表觀均一， 分散程度較高的瓦楞紙紙纖維低密度聚乙烯樹脂淀粉并含有相關(guān)助劑的復(fù)合體系，再通過 口模直接擠出成型所需型材，或者通過相應(yīng)的口模和切粒機(jī)擠出造粒，形成木塑淀粉復(fù)合 材料粒料，再將所得到的粒料通過模壓或注射成型的方法制成最終制品?；厥胀呃慵埣埨w維的主要成分包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、果膠質(zhì)、樹膠質(zhì)和 非纖維素糖，除纖維素之外的非纖維素成分在結(jié)構(gòu)上分子量相對較小，強(qiáng)度較低，對改善復(fù) 合材料的力學(xué)性能，作用不大，但如果一并加入復(fù)合材料中，便需要使用更多的偶聯(lián)劑進(jìn)行 處理，這將增加成本，而對改善力學(xué)性能卻沒有明顯效果，故用l%_8wt%的氫氧化鈉溶液對 回收瓦楞紙紙纖維進(jìn)行預(yù)處理，以除掉非纖維素雜質(zhì)。由于回收瓦楞紙紙纖維呈強(qiáng)極性而低密度聚乙烯樹脂為非極性材料，兩者極性相 斥，在混合過程中兩者結(jié)合效果很差，當(dāng)加入偶聯(lián)劑以后，由于偶聯(lián)劑一方面含有與回收瓦 楞紙紙纖維相結(jié)合的極性基團(tuán)，另一方面具有與低密度聚乙烯樹脂相容的高分子鏈或可相 容結(jié)構(gòu)，從而在兩個體系之間形成一種過渡并將兩者緊密連接在一起，進(jìn)而提高復(fù)合材料 的強(qiáng)度及復(fù)合材料中回收瓦楞紙紙纖維的含量。本發(fā)明所述木塑淀粉復(fù)合材料纖維含量高，成本低，物理機(jī)械強(qiáng)度高，表面光潔度 好，耐水耐化學(xué)腐蝕，易降解，應(yīng)用范圍廣，是一種綠色環(huán)保的代木代塑新產(chǎn)品。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。本實(shí)施例木塑淀粉復(fù)合材料的配方基料回收瓦楞紙紙纖維45wt%，低密度聚乙 烯樹脂20wt%，玉米淀粉35wt% ；添加劑鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑重量為回收瓦楞紙紙纖維重量的 2wt%，甘油為玉米淀粉重量的10 wt %，抗氧劑1010的重量為基料總重量的1.5 wt %，潤滑 劑硬脂酸鋅重量為基料總重量的2. 5wt%。制備(1)將回收瓦楞紙紙纖維粉碎成80目的粉末，用8wt%的氫氧化鈉溶液浸 泡10小時，再用清水洗滌至中性，干燥后將其置于用鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑配成的乙醇溶液中浸 泡3小時，淘出后于75°C烘干至含水率3. 8%，備用；(2)將經(jīng)步驟(1)預(yù)處理的回收瓦楞紙 紙纖維與抗氧劑1010、潤滑劑硬脂酸鋅)置于高速混合機(jī)中混合10分鐘；(3)將淀粉、低密 度聚乙烯樹脂與甘油置于高速混合機(jī)中混合5分鐘；(4)擠出成型設(shè)定螺桿擠出機(jī)溫度 170°C，將步驟(3)所得淀粉、低密度聚乙烯樹脂和甘油的混合物置于螺桿擠出機(jī)中塑化熔 融為粘性液體，然后將步驟(2)所得回收瓦楞紙紙纖維與助劑抗氧劑1010、潤滑劑硬脂酸 鋅的混合物加入已成為粘性液體的塑化熔融物中，在螺桿作用下，回收瓦楞紙紙纖維粉末 在塑化熔融物中均勻分散、取向，得到表觀均一，分散程度較高的瓦楞紙紙纖維低密度聚乙 烯樹脂淀粉并含有相關(guān)助劑的復(fù)合體系，再通過口模直接擠出成型所需型材，或者通過相 應(yīng)的口模和切粒機(jī)擠出造粒，形成木塑淀粉復(fù)合材料粒料，再將所得到的粒料通過模壓或注射成型的方法制成最終制品。 對得到的木塑淀粉復(fù)合材料進(jìn)行力學(xué)性能測試?yán)鞆?qiáng)度按GB/T1040-92測試； 懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度按GB/T1843-80測試；彎曲強(qiáng)度按GB/T1042-79測試。檢測結(jié)果為拉 伸強(qiáng)度29MPa，斷裂伸長率高達(dá)57%，抗彎強(qiáng)度達(dá)到57MPa，I-zod抗沖擊強(qiáng)度達(dá)21KJ/m2。
權(quán)利要求
一種木塑淀粉復(fù)合材料，其特征在于，由基料回收瓦楞紙紙纖維、低密度聚乙烯樹脂和淀粉，及添加劑鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑、甘油、抗氧劑1010和潤滑劑硬脂酸鋅混配制成；所述回收瓦楞紙紙纖維在基料中的含量為40 65wt%, 低密度聚乙烯樹脂在基料中的含量為10 40wt%，淀粉在基料中的含量為10 30wt%；鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑添加量為回收瓦楞紙紙纖維含量的1 6 wt%，甘油添加量為淀粉含量的5 15wt%，抗氧劑1010添加量為基料總重量的0.5 2 wt%，潤滑劑硬脂酸鋅添加量為基料總重量的1 4 wt%。
2.一種如權(quán)利要求1所述木塑淀粉復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)回收瓦楞紙紙纖維預(yù)處理將回收瓦楞紙紙纖維粉碎成40-120目的粉末，再用質(zhì)量濃 度為1%_8%的氫氧化鈉溶液浸泡1-8小時，然后用清水洗滌至中性，干燥后將其置于用鋁鈦 復(fù)合偶聯(lián)劑配成的質(zhì)量濃度為8-12%的乙醇溶液中浸泡1-5小時，將紙纖維從上述配制的 溶液中取出后于70-80°C烘干至含水率控制<4%，備用；(2)將經(jīng)過步驟(1)預(yù)處理的回收 瓦楞紙紙纖維與添加劑抗氧劑1010和潤滑劑硬脂酸鋅置于高速混合機(jī)中混合8-12分鐘； (3)將淀粉、低密度聚乙烯樹脂與甘油置于高速混合機(jī)中混合4-6分鐘；；(4)擠出成型 設(shè)定螺桿擠出機(jī)溫度165-180°C ；將步驟(3)所得淀粉、低密度聚乙烯樹脂和甘油的混合物 置于螺桿擠出機(jī)中塑化熔融為粘性液體，然后將步驟(2)所得回收瓦楞紙紙纖維與相關(guān)助 劑的混合物加入已成為粘性液體的塑化熔融物中，在螺桿作用下，回收瓦楞紙紙纖維粉末 在塑化熔融物中均勻分散、取向，得到表觀均一，分散程度較高的瓦楞紙紙纖維低密度聚乙 烯樹脂淀粉并含有相關(guān)助劑的復(fù)合體系，再通過口模直接擠出成型所需型材，或者通過相 應(yīng)的口模和切粒機(jī)擠出造粒，形成木塑淀粉復(fù)合材料粒料，再將所得到的粒料通過模壓或 注射成型的方法制成最終制品。
全文摘要
一種木塑淀粉復(fù)合材料及其制備方法，該木塑淀粉復(fù)合材料由基料回收瓦楞紙紙纖維、低密度聚乙烯樹脂和淀粉，及添加劑鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑、甘油、抗氧劑1010和潤滑劑硬脂酸鋅混配制成；所述回收瓦楞紙紙纖維在基料中的含量為40-65wt%,低密度聚乙烯樹脂在基料中的含量為10-40wt%，淀粉在基料中的含量為10-30wt%；鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑用量為回收瓦楞紙紙纖維含量的1-6wt%，甘油含量為淀粉含量的5-15wt%，抗氧劑1010為基料總重量的0.5-2wt%，潤滑劑硬脂酸鋅為基料總重量的1-4wt%。本發(fā)明之木塑淀粉復(fù)合材料回收瓦楞紙紙纖維含量高，成本低，物理機(jī)械強(qiáng)度高，表面光潔度好，耐水耐化學(xué)腐蝕，易降解，是一種綠色環(huán)保代木代塑新產(chǎn)品。
文檔編號C08K5/053GK101967295SQ201010518978
公開日2011年2月9日 申請日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
發(fā)明者劉躍軍, 徐成, 曾廣勝 申請人:曾廣勝