專利名稱：一種木塑復(fù)合材料及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種木塑復(fù)合材料及其制備工藝，尤其是涉及一種以天然木粉與熱塑 性塑料為基料，并添加相關(guān)改性助劑制成的木塑復(fù)合材料及其制備工藝。
背景技術(shù)：
木塑復(fù)合材料性能優(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，可以替代外運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。
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，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)良的新型木塑復(fù)合材料及其制備工藝。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
本發(fā)明之新型木塑復(fù)合材料，其主要由基料木粉、高密度聚乙烯樹脂及添加劑鋁 鈦復(fù)合偶聯(lián)劑、抗氧化劑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)和潤滑劑硬脂酸鋅混配制成；所述木粉在基料中的含量為50-90wt%，高密度 聚乙烯樹脂在基料中的含量為10-50wt%，鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑用量為木粉含量的1-6 wt % (優(yōu) 選3 wt %)，抗氧化劑1010的用量為基料木粉和高密度聚乙烯樹脂總重量的0.2-2 wt % (優(yōu)選1 wt %)，潤滑劑硬脂酸鋅的用量為基料木粉和高密度聚乙烯樹脂總重量的1-5% (優(yōu) 選 3%)。本發(fā)明之木塑復(fù)合材料的制備工藝，包括以下步驟(1)木粉預(yù)處理將木材采 伐剩余物和/或造材加工剩余物粉碎成40-120目的粉末，制得木粉，將木粉置于質(zhì)量濃度 為1%_8%的氫氧化鈉溶液中浸泡l_8h，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7%-9%的乙醇溶液中浸泡l_5h，再將木粉從所述鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑乙醇溶液中取出后 于70-80°C條件下烘干至含水率<5%，備用；(2)將經(jīng)步驟(1)預(yù)處理的木粉與添加劑抗氧 化劑1010和潤滑劑硬脂酸鋅置于高速混合機(jī)中混合4-6分鐘；(3)擠出成型設(shè)定螺桿擠 出機(jī)溫度為165-180°C ；將高密度聚乙烯樹脂置于螺桿擠出機(jī)中塑化熔融為粘性液體，然后 將步驟(2)所得木粉與添加劑抗氧化劑1010和潤滑劑硬脂酸鋅的混合物加入已成為粘性 液體的高密度聚乙烯樹脂塑化熔融物中，在螺桿作用下，木粉在塑化熔融物中均勻分散、取 向，得到表觀均一，分散程度較高的木粉高密度聚乙烯樹脂并含有相關(guān)助劑的復(fù)合材料體
3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 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。木粉的主要成分為纖維素，其次，還含有半纖維素、木質(zhì)素、果膠質(zhì)、樹膠質(zhì)和非纖 維素多醣等非纖維素，除纖維素之外，其它非纖維素成分在結(jié)構(gòu)上分子量相對較小，強(qiáng)度較 低，加入到復(fù)合材料中對復(fù)合材料力學(xué)性能的改善作用不大，然而它們需要更多的偶聯(lián)劑 來處理，徒然增加復(fù)合材料成本，故用質(zhì)量濃度為l%_8wt%的氫氧化鈉溶液對木粉進(jìn)行預(yù) 處理，以除掉大部分非纖維素雜質(zhì)。由于木粉呈強(qiáng)極性而高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)劑一方面含有與木粉相結(jié)合的極性 基團(tuán)，另一方面具有與高密度聚乙烯分子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，從而可以提高復(fù) 合材料中木粉的含量。本發(fā)明之木塑復(fù)合材料，木纖維含量高，制造成本低，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)保代木代塑新產(chǎn)品。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述
本木塑復(fù)合材料實施例組分及配比為基料由木粉70wt%和高密度聚乙烯樹脂30wt% 構(gòu)成；添加劑鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑用量為木粉的2wt%，抗氧化劑1010的用量為基料總重量的1 wt %，潤滑劑硬脂酸鋅的用量為基料總重量的2wt%。制備(1)將木材采伐剩余物和/或造材加工剩余物粉碎成80-100目的粉末，制 得木粉，將木粉用質(zhì)量濃度8wt%的氫氧化鈉溶液浸泡8h，干燥后將其置于用鋁鈦偶聯(lián)劑 配成的質(zhì)量濃度為7. 7%的乙醇溶液中浸泡5h，再將木粉從所述鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑乙醇溶液 中取出后于80°C下烘干至含水率4. 8%，備用；(2)將經(jīng)過步驟(1)預(yù)處理的木粉和抗氧化 劑1010、潤滑劑硬脂酸鋅置于高速混合機(jī)中混合5min，出料備用；(3)擠出機(jī)溫度設(shè)定為 175°C ；先將將高密度聚乙烯樹脂置于螺桿擠出機(jī)中，在螺桿的作用下被塑化熔融，再將步 驟(2)所得木粉與抗氧化劑1010、潤滑劑硬脂酸鋅的混合料加入，當(dāng)高密度聚乙烯樹脂熔 體遇到木粉時，熔體已成為粘性液體，這樣，木粉就更容易在樹脂熔體中分散、取向，進(jìn)而得 到表觀均一，分散程度較高的木粉、高密度聚乙烯樹脂并含有相關(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。對得到的木塑復(fù)合材料進(jìn)行力學(xué)性能測試?yán)鞆?qiáng)度按GB/T1040-92規(guī)定方法測 試；懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度按GB/T1843-80規(guī)定方法測試；彎曲強(qiáng)度按GB/T1042-79規(guī)定方 法測試。測試結(jié)果為拉伸強(qiáng)度37MPa，斷裂伸長率高達(dá)51%，抗彎強(qiáng)度達(dá)到59MPa，I-Zod抗 沖擊強(qiáng)度達(dá)18KJ/m2。
權(quán)利要求
一種木塑復(fù)合材料，其特征在于，由基料木粉和高密度聚乙烯樹脂及添加劑鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑、抗氧劑1010和潤滑劑硬脂酸鋅混配制成；所述木粉在基料中的含量為50 90wt%, 高密度聚乙烯樹脂在基料中的含量為10 50wt%，鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑用量為木粉含量的1 6 wt %，抗氧化劑1010的用量為基料木粉和高密度聚乙烯樹脂總重量的0.2 2 wt %，潤滑劑硬脂酸鋅的用量為基料木粉和高密度聚乙烯樹脂總重量的1 5%。
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，鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑用量為木粉含 量的3 wt %，抗氧化劑1010的用量為基料木粉和高密度聚乙烯樹脂總重量的1 wt %，潤滑 劑硬脂酸鋅的用量為基料木粉和高密度聚乙烯樹脂總重量的3%。
3.—種如權(quán)利要求1或2所述木塑復(fù)合材料的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟 (1)木粉預(yù)處理將木材采伐剩余物和/或造材加工剩余物粉碎成40-120目的粉末，制得 木粉，將木粉置于質(zhì)量濃度為1%_8%的氫氧化鈉溶液中浸泡l_8h，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7%-9%的乙醇溶液中浸泡l_5h，再將木粉從所述鋁鈦復(fù)合偶 聯(lián)劑乙醇溶液中取出后于70-80°C條件下烘干至含水率<5%，備用；(2)將經(jīng)步驟(1)預(yù)處 理的木粉與添加劑抗氧化劑1010和潤滑劑硬脂酸鋅置于高速混合機(jī)中混合4-6分鐘；(3) 擠出成型設(shè)定螺桿擠出機(jī)溫度為165-180°C;將高密度聚乙烯樹脂置于螺桿擠出機(jī)中塑化 熔融為粘性液體，然后將步驟(2)所得木粉與添加劑抗氧化劑1010和潤滑劑硬脂酸鋅的混 合物加入已成為粘性液體的高密度聚乙烯樹脂塑化熔融物中，在螺桿作用下，木粉在塑化 熔融物中均勻分散、取向，得到表觀均一，分散程度較高的木粉高密度聚乙烯樹脂并含有相 關(guān)助劑的復(fù)合材料體系，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
一種木塑復(fù)合材料及其制備工藝，該木塑復(fù)合材料由基料木粉、高密度聚乙烯樹脂及添加劑鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑、抗氧化劑1010和潤滑劑硬脂酸鋅混配制成；所述木粉在基料中的含量為50-90wt%,高密度聚乙烯樹脂在基料中的含量為10-50wt%，鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑用量為木粉含量的1-6wt%，抗氧化劑1010的用量為基料木粉和高密度聚乙烯樹脂總重量的0.2-2wt%，潤滑劑硬脂酸鋅的用量為基料木粉和高密度聚乙烯樹脂總重量的1-5%。本發(fā)明之木塑復(fù)合材料木粉含量高，制造成本低，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)保的代木代塑新產(chǎn)品。
文檔編號C08L23/06GK101974239SQ201010519419
公開日2011年2月16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