專利名稱：一種木塑復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，涉及一種木塑復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前常用于制備木塑材料的塑料主要有聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等幾類。其方法均是以塑料為基體，加入木粉、相容劑、分散劑、增韌劑等添加劑熔融共混改性之后擠出成型所得。隨著石油資源的日益枯竭和石油價(jià)格的不斷上升，以石油為原料的塑料工業(yè)面臨著原料耗盡和成本增加的巨大壓力。而可降解材料可從根本上解決環(huán)境污染問題。聚乳酸(PLA)是一種具有優(yōu)良生物相容性的可完全生物降解的脂肪族聚酯類高分子材料，她在自然界中可以完全分解成C02和H20。但是現(xiàn)有的以聚乳酸為塑料原料的木塑復(fù)合材料存在空隙及裂紋等缺陷。例如CN101020780A公開了一種木塑復(fù)合材料，該復(fù)合材料包括聚乳酸30_90份、木粉5-65份、相容劑0.5-30份、光亮劑0.1-5份、增塑劑0.5-10份、成核劑0.5-5份、分散劑0.5-10份和穩(wěn)定劑0.2-5份，各原料組成總和為100份。該復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有的木塑復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度低的技術(shù)問題，提供一種沖擊強(qiáng)度高的木塑復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明提供了一種木塑復(fù)合材料，該復(fù)合材料包括聚乳酸、木粉、骨粉和分散齊U ;以木塑復(fù)合材料的總重量為基準(zhǔn)，所述聚乳酸的含量為45-75wt%，所述木粉的含量為10-30wt%，所述骨粉的含量為10-20wt%，所述分散劑的含量為2-8wt% ;所述骨粉含有骨膠和脂肪。本發(fā)明還提供了一種本發(fā)明所述的木塑復(fù)合材料的制備方法，該方法包括以下步驟:
包括以下步驟:
51、將骨粉用分散劑進(jìn)行包覆處理；
52、然后將木粉、處理后的骨粉、聚乳酸加入至高速攪拌機(jī)進(jìn)行混合；
53、將步驟S2得到的混合物加入已經(jīng)預(yù)熱的模具型腔中，模具預(yù)熱溫度為60-80°C;然后壓制成型?，F(xiàn)有的復(fù)合材料中，木粉與聚乳酸復(fù)合時(shí)存在孔隙和裂紋，造成應(yīng)力集中引起微裂紋。本發(fā)明的復(fù)合材料中的骨粉能抑制裂紋的擴(kuò)張，從而提高其沖擊性能。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明提供了一種木塑復(fù)合材料，該復(fù)合材料包括聚乳酸、木粉、骨粉和分散齊IJ ;以木塑復(fù)合材料的總重量為基準(zhǔn)，所述聚乳酸的含量為45-75wt%，所述木粉的含量為10-30wt%，所述骨粉的含量為10-20wt%，所述分散劑的含量為2-8wt% ;所述骨粉含有骨膠和脂肪。本發(fā)明的復(fù)合材料中的骨粉能抑制裂紋的擴(kuò)張，從而提高其沖擊性能。優(yōu)選地，所述骨粉含有骨膠和脂肪，骨粉中的骨膠和脂肪可以確保骨粉在聚乳酸基體中均勻分散且起到增塑和增韌作用。當(dāng)骨膠和脂肪的含量較大時(shí)，骨粉會(huì)發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，不能在聚合物基體中均勻分散，從而影響復(fù)合材料的性能，當(dāng)骨粉和脂肪含量較少時(shí)，骨膠和脂肪對(duì)復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度的貢獻(xiàn)將不足，進(jìn)一步優(yōu)選為，以骨粉的總重量為基準(zhǔn)，所述骨膠的含量為10-15wt%，所述脂肪的含量為10-15wt%。優(yōu)選地，所述骨粉的平均粒徑為40-500目。本發(fā)明的混合物全采用粉料混合，為了更好地進(jìn)行共混改性，增加聚乳酸、骨粉、木粉之間的接觸面積以提高各組分之間的相互作用。根據(jù)本發(fā)明所提供的 復(fù)合材料，所述聚乳酸為本領(lǐng)域常用的聚乳酸，例如可以為乳酸或丙交酯的縮聚物。優(yōu)選地，所述聚乳酸的平均粒徑為40-500目。本發(fā)明的混合物全采用粉料混合，為了更好地進(jìn)行共混改性，增加聚乳酸、骨粉、木粉之間的接觸面積以提高各組分之間的相互作用，聚乳酸的粒徑一般大于40目，另外綜合考慮制備粉料的可行性及共混時(shí)的粉塵污染等，聚乳酸的粒徑一般小于500目。根據(jù)本發(fā)明所提供的復(fù)合材料，所述木粉可以為本領(lǐng)域公開的各種木粉，例如所述木粉是指木屑粉、稻殼粉和秸桿粉中的至少一種。根據(jù)本發(fā)明所提供的復(fù)合材料，所述分散劑沒有特別的限制，可以為本領(lǐng)域常用的各種分散劑，如硅酮、有機(jī)硅烷、液體石蠟、硅油和白蠟油中的至少一種。本發(fā)明還提供了一種本發(fā)明所述的木塑復(fù)合材料的制備方法，該方法包括以下步驟:
51、將骨粉用包覆劑進(jìn)行包覆處理；
52、將木粉、步驟SI處理后的骨粉、聚乳酸加入至高速攪拌機(jī)進(jìn)行混合；
53、將步驟S2得到的混合物加入已經(jīng)預(yù)熱的模具型腔中，模具預(yù)熱溫度為60-80°C;然后壓制成型。根據(jù)本發(fā)明所提供的制備方法，所述壓制成型的條件為:溫度170_250°C，壓力5-20MPa，壓制時(shí)間 10-20min。根據(jù)本發(fā)明所提供的制備方法，為了使操作方便及成型更穩(wěn)定，優(yōu)選地，在壓制結(jié)束后冷卻5-15min后脫模。根據(jù)本發(fā)明所提供的制備方法，所述骨粉可以商購也可以自己制備，本發(fā)明采用自己制備。骨粉的制備方法為將廢棄動(dòng)物骨骼壓碎，經(jīng)煮沸3-8小時(shí)，除去部分油脂和骨膠并浙盡水分后，在100-140°C的溫度下烘干，烘干之后以無水酒精作為濕磨劑，進(jìn)行研磨成粉狀，其粒徑為40-500目。根據(jù)本發(fā)明所提供的制備方法，為了節(jié)約時(shí)間并混合均勻，優(yōu)選地，所述高速攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速為3000-9000r/min。本發(fā)明將廢棄動(dòng)物骨頭煮沸脫脂后，去掉了大部分的脂肪和骨膠，以利于保存，但通過上述的辦法制成的骨粉中還會(huì)含有少量的骨膠和脂肪成分，其本身作為分散相均勻分布在聚合物基體中起到了增塑和增韌的作用，大大提高了復(fù)合材料的沖擊性能；單獨(dú)加入木粉，會(huì)使木粉與PLA復(fù)合材料中存在空隙及裂紋等缺陷，造成應(yīng)力集中會(huì)引起微裂紋，而骨粉的加入恰恰能抑制這種裂紋的擴(kuò)張，從而提高其抗彎、拉伸及沖擊性能，但是單獨(dú)加入骨粉容易造成團(tuán)聚明顯，從而影響其分散性，所以骨粉和木粉一起加入具有一定的協(xié)同效應(yīng)，改善單獨(dú)加入的缺點(diǎn)；本發(fā)明減少其它化學(xué)添加劑的加入，利用木粉和骨粉相互作用，而制成復(fù)合板材；本發(fā)明木粉和骨粉均利用自然界的廢棄物，變廢為寶，其基體樹脂為聚乳酸，為一種綠色環(huán)保材料，有利于環(huán)境保護(hù)。下面應(yīng)用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。實(shí)施例1
原料為:聚乳酸粉末60份、木粉20份、骨粉18份、分散劑2份；
1)先將廢棄動(dòng)物骨骼壓碎，經(jīng)煮沸4小時(shí)后浙盡水分后，在100°C下，烘烤6h，烘干之后以無水酒精作為濕磨劑，進(jìn)行研磨成粉狀，得到含有骨膠1.5份，脂肪1.5份的骨粉15份，骨粉的粒徑為40目；
2)然后在骨粉中加入分散劑，對(duì)其進(jìn)行包覆處理；然后將木粉、處理后的骨粉、聚乳酸粉末加入至高速攪拌機(jī)進(jìn)行混合,高速攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速為4000r/min,攪拌時(shí)間為5min ；
3)將混合好的混合物加入已經(jīng)預(yù)熱的模具型腔中，模具預(yù)熱溫度為60°C，合模，在溫度為220°C,壓力為15Mpa下壓制IOmin,壓制結(jié)束后冷卻IOmin后脫模即可得到復(fù)合材料Al。實(shí)施例2
原料為:聚乳酸粉末50份、木粉22份、骨粉20份、分散劑8份；
1)先將廢棄動(dòng)物骨骼壓碎，經(jīng)煮沸3小時(shí)后浙盡水分后，在120°C下，烘烤6h，烘干之后以無水酒精作為濕磨劑，進(jìn)行研磨成粉狀，得到含有骨膠3份，脂肪3份的骨粉20份，骨粉的粒徑為100目；
2)然后在骨粉中加入分散劑，對(duì)其進(jìn)行包覆處理；然后依次加入木粉、處理后的骨粉、聚乳酸粉末至高速攪拌機(jī)進(jìn)行混合，高速攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速為3000r/min,攪拌時(shí)間為5min ；
3)將混合好的混合物加入已經(jīng)預(yù)熱的模具型腔中，模具預(yù)熱溫度為80°C，合模，在溫度為200°C,壓力為IOMpa下壓制15min,壓制結(jié)束后冷卻IOmin后脫模即可得到復(fù)合材料A2。實(shí)施例3
原料為:聚乳酸粉末45份、木粉30份、骨粉20份、分散劑5份；
1)先將廢棄動(dòng)物骨骼壓碎，經(jīng)煮沸8小時(shí)后浙盡水分后，在140°C下，烘烤6h，烘干之后以無水酒精作為濕磨劑，進(jìn)行研磨成粉狀，得到含有骨膠2份，脂肪2份的骨粉20份，骨粉的粒徑為500目；
2)然后在骨粉中加入分散劑，對(duì)其進(jìn)行包覆處理；然后依次加入木粉、處理后的骨粉、聚乳酸粉末至高速攪拌機(jī)進(jìn)行混合，高速攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速為9000r/min,攪拌時(shí)間為5min ；
3)將混合好的混合物加入已經(jīng)預(yù)熱的模具型腔中，模具預(yù)熱溫度為80°C，合模，在溫度為170°C,壓力為5Mpa下壓制IOmin,壓制結(jié)束后冷卻5min后脫模即可復(fù)合材料A3。實(shí)施例4原料為:聚乳酸粉末75份、木粉10份、骨粉10份、分散劑5份；
O先將廢棄動(dòng)物骨骼壓碎，經(jīng)煮沸4小時(shí)后浙盡水分后，在100°C下，烘烤6h，烘干之后以無水酒精作為濕磨劑，進(jìn)行研磨成粉狀，得到含有骨膠1.2份，脂肪1.5份的骨粉10份，骨粉的粒徑為100目；
2)然后在骨粉中加入分散劑，對(duì)其進(jìn)行包覆處理；然后依次加入木粉、處理后的骨粉、聚乳酸粉末至高速攪拌機(jī)進(jìn)行混合，高速攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速為6000r/min,攪拌時(shí)間為5min ；
3)將混合好的混合物加入已經(jīng)預(yù)熱的模具型腔中，模具預(yù)熱溫度為80°C，合模，在溫度為250°C,壓力為200Mpa下壓制20min,壓制結(jié)束后冷卻15min后脫模即可復(fù)合材料A4。對(duì)比例I
按CN101020780A的方法制備復(fù)合材料DAl，該復(fù)合材料包括聚乳酸60份、木粉20份、相容劑5份、光亮劑5份、增塑劑5份、成核劑I份、分散劑2份和穩(wěn)定劑2份。測試方法及測試結(jié)果1、拉伸強(qiáng)度
按照ASTM D638在萬能試驗(yàn)機(jī)測試實(shí)施例1_4的復(fù)合材料A1-A4及對(duì)比例I的復(fù)合材料DAl的拉伸性能，結(jié)果見表I。 2、沖擊強(qiáng)度
按照ASTMD256在記憶式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)測試實(shí)施例1_4的復(fù)合材料A1-A4及對(duì)比例I的復(fù)合材料DAl的沖擊強(qiáng)度，結(jié)果見表I。3、彎曲強(qiáng)度
按照ASTM (D790)標(biāo)準(zhǔn)測試實(shí)施例1-4的復(fù)合材料A1-A4及對(duì)比例I的復(fù)合材料DAl的彎曲強(qiáng)度，結(jié)果見表I。表I
權(quán)利要求
1.一種木塑復(fù)合材料，其特征在于，該復(fù)合材料包括聚乳酸、木粉、骨粉和分散劑；以木塑復(fù)合材料的總重量為基準(zhǔn)，所述聚乳酸的含量為45-75wt%，所述木粉的含量為10-30wt%，所述骨粉的含量為10-20wt%，所述分散劑的含量為2-8wt% ;所述骨粉含有骨膠和脂肪。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述木塑復(fù)合材料，其特征在于，以骨粉的總重量為基準(zhǔn)，所述骨膠的含量為10_15wt%，所述脂肪的含量為10-15wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述木塑復(fù)合材料，其特征在于，所述骨粉的平均粒徑為40-500目。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述木塑復(fù)合材料，其特征在于，所述聚乳酸的平均粒徑為40-500目。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述木塑復(fù)合材料，其特征在于，所述木粉是指木屑粉、稻殼粉和秸桿粉中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述木塑復(fù)合材料，其特征在于，所述分散劑為硅酮、有機(jī)硅烷、液體石蠟、硅油和白蠟油中的至少一種。
7.—種權(quán)利要求1所述的木塑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 51、將骨粉用包覆劑進(jìn)行包覆處理；· 52、將木粉、步驟SI處理后的骨粉、聚乳酸加入至高速攪拌機(jī)進(jìn)行混合； 53、將步驟S2得到的混合物加入已經(jīng)預(yù)熱的模具型腔中，模具預(yù)熱溫度為60-80°C;然后壓制成型。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述壓制成型的條件為:溫度I7O-25OO，壓力 5_20MPa，壓制時(shí)間 10_20min。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，在壓制結(jié)束后冷卻5-15min后脫模。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，該方法還包括骨粉的制備方法，該方法為將廢棄動(dòng)物骨骼壓碎，經(jīng)煮沸3-8小時(shí)，除去部分油脂和骨膠并浙盡水分后，在100-140oC的溫度下烘干，烘干之后以無水酒精作為濕磨劑，進(jìn)行研磨成粉狀，其粒徑為40-500 目。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述高速攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速為3000-9000r/min。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種木塑復(fù)合材料，該復(fù)合材料包括聚乳酸、木粉、骨粉和分散劑；以木塑復(fù)合材料的總重量為基準(zhǔn)，所述聚乳酸的含量為45-75wt%，所述木粉的含量為10-30wt%，所述骨粉的含量為10-20wt%，所述分散劑的含量為2-8wt%；所述骨粉含有骨膠和脂肪。本發(fā)明還提供了該復(fù)合材料的制備方法，本發(fā)明的復(fù)合材料的沖擊性能好。
文檔編號(hào)C08K9/10GK103073859SQ20111032882
公開日2013年5月1日 申請日期2011年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月26日
發(fā)明者王長振, 聶雷, 馬桂英, 朱俊虹 申請人:比亞迪股份有限公司