專利名稱：提高木塑復(fù)合材料強度的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種木塑復(fù)合材料，具體地說，涉及的是一種提高木塑復(fù)合材料強度 的制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，由于全球能源和環(huán)境問題的日益突出，采用自然界豐富的天然植物纖維 替代合成纖維增強樹脂的木塑復(fù)合材料逐漸受到人們的關(guān)注。木塑復(fù)合材料結(jié)合了塑料 與木材的優(yōu)點，具有使用壽命長、美觀、造價低、防蟲、防腐、抗滑、可噴涂、比純塑料產(chǎn)品的 硬度高，與木材一樣具有可加工、粘接和固定等優(yōu)點，并可再回收利用。因此，廣泛應(yīng)用于門 窗、地板、墻壁的建筑、艦船、柵欄、家具、汽車材料等?，F(xiàn)有木塑復(fù)合材料的制備方法一般有擠出成型、注射成型和熱壓成型，擠出成型 可分為一步法和多步法。一步法是木塑復(fù)合材料的配混、脫揮及制品擠出在一個設(shè)備或一 組設(shè)備內(nèi)連續(xù)完成。多步法是木塑復(fù)合材料的配混、脫揮和制品擠出在不同設(shè)備中完成， 可以先將原材料配混制成中間木塑粒料，然后再擠出加工成制品。采用一步法時，若脫揮、 脫水不佳將使產(chǎn)品因有氣泡而力學(xué)性能大幅度降低；同時，它要求制品的結(jié)構(gòu)不能太復(fù)雜。 所以，實際加工過程中一步法經(jīng)常由于木粉含水量高和制品結(jié)構(gòu)復(fù)雜而受到限制。目前產(chǎn) 業(yè)化生產(chǎn)所采用的大部分是多步法。因為一般木粉的添加量比較高，在木塑復(fù)合材料制備 過程中親水性植物纖維與憎水性聚合物之間存著比較大的界面能差，兩者界面很難充分融 合，且植物纖維表面存在著大量的羥基基團(tuán)易形成氫鍵導(dǎo)致聚集，從而使植物纖維在聚合 物中不能分散均勻，而這些植物纖維的團(tuán)聚體在外力的作用下易導(dǎo)致應(yīng)力集中，使得制品 的物理力學(xué)性能大幅度下降，影響到其的廣泛應(yīng)用。比如，中國專利名稱為木塑復(fù)合材料及其制備方法、木塑復(fù)合材料的板材和片材 制備方法，申請?zhí)?02157950.4,申請日:2002-12_23，公開號為:1482166，該發(fā)明提供一種 木塑復(fù)合材料“該木塑復(fù)合材料是指由熱塑性樹脂、木粉、助劑相溶劑、改性劑等原料按重 量比混合而成，將該木塑復(fù)合材料。經(jīng)擠出機造粒后再經(jīng)擠出機擠出成型或直接經(jīng)擠出機 熔融塑化擠出并通過一個片狀機頭口模擠出到壓延機上，壓成板、片材型材，在材料上下面 各熱覆合一層介質(zhì)膜或織物，或雙面各再熱覆合一層鋁箔(帶)層，經(jīng)冷卻裁邊切斷成成
Π ”
ΡΠ O又如，中國專利利用植物秸稈和廢舊塑料制造木塑復(fù)合材料的方法及其材料，申 請?zhí)?00710180007. 6,申請日:2007-10_24，公開號為101417459，該發(fā)明涉及一種利用 植物秸稈和廢舊塑料制造木塑復(fù)合材料的方法及其材料“將聚酯和植物木質(zhì)纖維材料如 木屑、竹粉、稻殼、秸梗等材料按一定比例混合，并添加特制的助劑，經(jīng)高溫、擠壓、成型等工 藝制成復(fù)合建筑型材?！彪m然上述的專利申請都能夠解決一定的問題，但是仍舊沒有解決木塑復(fù)合材料制 備過程中親水性植物纖維與憎水性聚合物之間界面結(jié)合強度低的問題，制備得到的木塑復(fù) 合材料強度低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，提供一種提高木塑復(fù)合材料強度 的制備方法，通過對制備原料的配比優(yōu)化等措施，使制備的木塑復(fù)合材料強度提高，尤其是 木粉和塑料間相界面結(jié)合強度提高，從而提高力學(xué)性能。為實現(xiàn)上述的目的， 本發(fā)明所述的提高木塑復(fù)合材料強度的制備方法，其采用的 原料重量配比為植物纖維40-70%增強纖維1-3%潤滑劑4-6%塑料 余量上述原料通過熔融共混的方法將與原料充分混合，再以擠出成型得到木塑復(fù)合材 料。進(jìn)一步的，所述增強纖維為芳綸纖維，芳綸全稱為“聚對苯二甲酰對苯二胺”，具有 超高強度、高模量和耐高溫、耐酸耐堿、重量輕等優(yōu)良性能，其強度是鋼絲的5 6倍，模量 為鋼絲或玻璃纖維的2 3倍，韌性是鋼絲的2倍，而重量僅為鋼絲的1/5左右，在560度 的溫度下，不分解，不融化。進(jìn)一步的，所述增強纖維也可以是玻璃纖維，玻璃纖維纖維量高，單絲直徑一致， 纖維在分散之前保持段狀有很好的流動性，因為是無機的，所以不產(chǎn)生靜電，耐溫度高。在 玻璃纖維、植物纖維和塑料的體系中，由于各原料之間的協(xié)同增強作用，形成了特殊的三維 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能得到顯著改善。優(yōu)選的，所述增強纖維采用長徑比較大的L型玻璃纖維，木塑復(fù)合材料的彎曲強 度、彎曲模量以及沖擊強度同時得到提高。進(jìn)一步的，所述植物纖維為木屑、竹屑、農(nóng)作物桔稈粉、稻麥殼粉、豆類、玉米淀粉、 棉花果殼、堅果硬殼或椰殼等植物中之一或它們?nèi)魏谓M合經(jīng)過粉碎、烘干、過篩得到的。進(jìn)一步的，所述植物纖維過篩所用篩目為10-100目，含水率在4%以下。進(jìn)一步的，所述塑料為新塑料或/和廢舊塑料，形式為塑料粒子。進(jìn)一步的，所述塑料為熱熔塑膠，包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯以及它們的共聚 物中的一種或者幾種。進(jìn)一步的，所述潤滑劑為硬膽酸鋅、乙撐雙脂肪酸酰胺、聚酯蠟、硬脂酸、硬脂酸 鉛、聚乙烯蠟、石蠟、氧化聚乙烯蠟等。進(jìn)一步的，所述植物纖維預(yù)先進(jìn)行堿處理，即將植物纖維浸泡于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10% 的NaOH溶液中，常溫下浸泡處理4h，再用去離子水沖洗呈中性，烘干至恒重。進(jìn)一步的，所述熔融共混的方法，是指將堿處理后的植物纖維、塑料粒子、增強纖 維以及潤滑劑按照比例在高速攪拌機中進(jìn)行機械混合，然后置于雙螺桿擠出機中進(jìn)行擠出 成型。進(jìn)一步的，所述擠出溫度為150°C 205°C。進(jìn)一步的，所述原料中還可以進(jìn)一步添加偶聯(lián)劑，所述偶聯(lián)劑可以為異氰酸鹽、過 氧化異丙苯、鋁酸酯、酞酸酯類、硅烷偶聯(lián)劑、馬來酸酐改性聚丙劑(man-g-pp)、乙烯-丙烯酸酯(eaa)等。所述偶聯(lián)劑添加量為植物纖維質(zhì)量的 8%。本發(fā)明通過上述的技術(shù)方案，采用增強纖維來增強整個木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能，木粉和塑料間相界面結(jié)合強度也得到提高。同時，通過對添加劑的選用，比如偶聯(lián)劑能 使塑料與木粉表面之間產(chǎn)生強的界面結(jié)合，同時能降低木粉的吸水性，提高木粉與塑料的 相容性及分散性，所以復(fù)合材料的力學(xué)性能明顯提高；通過加入潤滑劑來改善熔體的流動 性和擠出制品的表面質(zhì)量，從而得到力學(xué)性能和表面質(zhì)量都很好的木塑復(fù)合材料。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的解釋，但是以下的內(nèi)容不用于限 定本發(fā)明的保護(hù)范圍。實施例1提高木塑復(fù)合材料強度的制備方法，采用的原料重量配比為植物纖維70%芳綸纖維潤滑劑 6%塑料 余量制備步驟(1)首先對植物纖維進(jìn)行粉碎、烘干、過篩，得到10-100目之間的植物纖維，含水 率在4%以下。(2)將植物纖維預(yù)先進(jìn)行堿處理，即將植物纖維浸泡于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaOH溶 液中，常溫下浸泡處理4h，再用去離子水沖洗呈中性，烘干至恒重。(3)將堿處理后的植物纖維、塑料粒子、增強纖維以及潤滑劑按照比例在高速攪拌 機中進(jìn)行機械混合，然后置于雙螺桿擠出機中進(jìn)行擠出成型。其中攪拌速度為1500轉(zhuǎn)/分， 混合溫度在80-120°C，擠出溫度為150°C 205°C。實施例2提高木塑復(fù)合材料強度的制備方法，采用的原料重量配比為植物纖維 50%L型玻璃纖維2%潤滑劑5%廢舊塑料 余量制備步驟(1)首先對植物纖維進(jìn)行粉碎、烘干、過篩，得到10-100目之間的植物纖維，含水 率在4%以下。(2)將植物纖維預(yù)先進(jìn)行堿處理，即將植物纖維浸泡于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaOH溶 液中，常溫下浸泡處4h，再用去離子水沖洗呈中性，烘干至恒重。(3)將堿處理后的植物纖維、塑料粒子、玻璃纖維以及潤滑劑按照上述原料比例 在高速攪拌機中進(jìn)行機械混合，然后置于雙螺桿擠出機中進(jìn)行擠出成型。其中攪拌速度 為1800轉(zhuǎn)/分，混合溫度在80-120°C，擠出溫度為150°C 205°C，分段進(jìn)行，其中i段 150 170°C ；ii 段160 190°C ；iii 段170 195°C ；iv 段180 195°C ；機頭 口模段180 205°C。各段的溫度應(yīng)盡可能穩(wěn)定，且總的停留時間少于15min。實施例3提高木塑復(fù)合材料強度的制備方法，采用的原料重量配比為植物纖維 40%L型玻璃纖維3%潤滑劑4%廢舊塑料 余量制備步驟同實施例1。

實施例4提高木塑復(fù)合材料強度的制備方法，采用的原料重量配比為植物纖維 40%L型玻璃纖維 3%潤滑劑4%廢舊塑料 余量本實施例原料中，添加偶聯(lián)劑，所述偶聯(lián)劑可以為異氰酸鹽、過氧化異丙苯、鋁酸 酯、酞酸酯類、硅烷偶聯(lián)劑、馬來酸酐改性聚丙劑(man-g-pp)、乙烯-丙烯酸酯(eaa)等。所 述偶聯(lián)劑添加量為植物纖維質(zhì)量的1% 8%。制備步驟同實施例1。實施例5提高木塑復(fù)合材料強度的制備方法，采用的原料重量配比為植物纖維40%L型玻璃纖維和芳綸纖維3%潤滑劑4%廢舊塑料余量制備步驟同實施例1上述實施例1-5中所述塑料為熱熔塑膠，包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯以及它們的共聚物中的一種 或者幾種。所述潤滑劑為硬膽酸鋅、乙撐雙脂肪酸酰胺、聚酯蠟、硬脂酸、硬脂酸鉛、聚乙烯 蠟、石蠟、氧化聚乙烯蠟等。本發(fā)明采用增強纖維來增強整個木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能，木粉和塑料間相界面 結(jié)合強度也得到提高。同時，通過對添加劑的選用，比如偶聯(lián)劑能使塑料與木粉表面之間產(chǎn) 生強的界面結(jié)合，同時能降低木粉的吸水性，提高木粉與塑料的相容性及分散性，所以復(fù)合 材料的力學(xué)性能明顯提高；通過加入潤滑劑來改善熔體的流動性和擠出制品的表面質(zhì)量， 從而得到力學(xué)性能和表面質(zhì)量都很好的木塑復(fù)合材料。本發(fā)明的范圍不受所述具體實施方案的限制，所述實施方案只欲作為闡明本發(fā)明 各個方面的單個例子，本發(fā)明范圍內(nèi)還包括功能等同的方法和組分。實際上，除了本文所述 的內(nèi)容外，本領(lǐng)域技術(shù)人員參照上文的描述可以容易地掌握對本發(fā)明的多種改進(jìn)。所述改 進(jìn)也落入所附權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。上文提及的每篇參考文獻(xiàn)皆全文列入本文作為參考。
權(quán)利要求
1.一種提高木塑復(fù)合材料強度的制備方法，其特征在于采用的原料重量配比為植物纖維40-70%增強纖維潤滑劑 4-6%塑料 余量上述原料通過熔融共混的方法將與原料充分混合，再以擠出成型得到木塑復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高木塑復(fù)合材料強度的制備方法，其特征在于所述增強 纖維為芳綸纖維或玻璃纖維中的一種或兩種；所述增強纖維采用長徑比較大的L型玻璃纖 維。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高木塑復(fù)合材料強度的制備方法，其特征在于所述植物 纖維為木屑、竹屑、農(nóng)作物桔稈粉、稻麥殼粉、豆類、玉米淀粉、棉花果殼、堅果硬殼或椰殼等 植物中之一或它們?nèi)魏谓M合經(jīng)過粉碎、烘干、過篩得到的；所述植物纖維過篩所用篩目為 10-100目，含水率在4%以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高木塑復(fù)合材料強度的制備方法，其特征在于所述塑料 為新塑料或/和廢舊塑料，形式為塑料粒子。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的提高木塑復(fù)合材料強度的制備方法，其特征在于所述 塑料為熱熔塑膠，包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯以及它們的共聚物中的一種或者幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高木塑復(fù)合材料強度的制備方法，其特征在于所述潤滑 齊 為硬膽酸鋅、乙撐雙脂肪酸酰胺、聚酯蠟、硬脂酸、硬脂酸鉛、聚乙烯蠟、石蠟、氧化聚乙烯 蠟中一種或者幾種組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高木塑復(fù)合材料強度的制備方法，其特征在于所述植物 纖維預(yù)先進(jìn)行堿處理，即將植物纖維浸泡于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaOH溶液中，常溫下浸泡處 理4h，再用去離子水沖洗呈中性，烘干至恒重。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高木塑復(fù)合材料強度的制備方法，其特征在于所述熔融 共混的方法，是指將堿處理后的植物纖維、塑料粒子、增強纖維以及潤滑劑按照比例在高 速攪拌機中進(jìn)行機械混合，然后置于雙螺桿擠出機中進(jìn)行擠出成型。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高木塑復(fù)合材料強度的制備方法，其特征在于所述原料 中還進(jìn)一步添加偶聯(lián)劑，所述偶聯(lián)劑為異氰酸鹽、過氧化異丙苯、鋁酸酯、酞酸酯類、硅烷偶 聯(lián)劑、馬來酸酐改性聚丙劑、乙烯_丙烯酸酯中一種或幾種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的提高木塑復(fù)合材料強度的制備方法，其特征在于所述 偶聯(lián)劑添加量為植物纖維質(zhì)量的1% 8%。
全文摘要
本發(fā)明公開一種提高木塑復(fù)合材料強度的制備方法，采用的原料重量配比為植物纖維40-70％，增強纖維1-3％，潤滑劑4-6％，塑料為余量。上述原料通過熔融共混的方法將與原料充分混合，再以擠出成型得到木塑復(fù)合材料。本發(fā)明通過上述的技術(shù)方案，采用增強纖維來增強整個木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能，木粉和塑料間相界面結(jié)合強度也得到提高。同時，通過對添加劑的選用，比如偶聯(lián)劑能使塑料與木粉表面之間產(chǎn)生強的界面結(jié)合，同時能降低木粉的吸水性，提高木粉與塑料的相容性及分散性，所以復(fù)合材料的力學(xué)性能明顯提高；通過加入潤滑劑來改善熔體的流動性和擠出制品的表面質(zhì)量，從而得到力學(xué)性能和表面質(zhì)量都很好的木塑復(fù)合材料。
文檔編號C08L27/06GK102108213SQ20101061264
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者卞芬芬, 朱子?xùn)|, 鄭義紅, 馬時 申請人:上海國成塑料有限公司