本發(fā)明涉及木塑板材領(lǐng)域，具體地說是一種在原料中添加經(jīng)偶聯(lián)劑處理的玻璃纖維的高強(qiáng)度玻璃纖維木塑型材及其制備方法。

背景技術(shù)：
木塑復(fù)合材料以木粉、農(nóng)業(yè)秸稈粉等植物纖維和塑料為主要原材料，采用先進(jìn)工藝加工而成，且產(chǎn)品可重復(fù)回收再利用。近年來，隨著全球資源日益枯竭，社會環(huán)保意識日漸高漲。木塑復(fù)合材料作為一種全新的綠色環(huán)保產(chǎn)品、生態(tài)潔凈的復(fù)合材料。它的生產(chǎn)原料，可采用各種廢舊塑料、廢木材及農(nóng)林剩余物。有助于減緩塑料廢棄物的污染、也有助于減少農(nóng)林廢棄物焚燒給環(huán)境帶來的污染，同時木塑復(fù)合材料的生產(chǎn)和使用，不會向周圍環(huán)境散發(fā)危害人類健康的揮發(fā)物，是替代傳統(tǒng)木材的新一代節(jié)能環(huán)保新產(chǎn)品，市場應(yīng)用場景廣泛。由于組成木質(zhì)材料的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等主要成分中含有大量的極性羥基和酚羥基官能團(tuán)，其表面表現(xiàn)出很強(qiáng)的化學(xué)極性。因此，在進(jìn)行木質(zhì)纖維-塑料體系木塑復(fù)合材料的研制過程中，需要解決的最大的問題是如何使親水的極性木質(zhì)纖維與憎水的非極性塑料基體界面之間具有良好的相容性、界面粘合性，從而使木質(zhì)材料的表面層與塑料的表面層之間達(dá)到分子間的融合，把這兩種不同性質(zhì)的材料適當(dāng)?shù)膹?fù)合在一起，產(chǎn)生比原來單一材料性能更加優(yōu)良的新材料，一直是研究的重點。如專利公開號為CN101812236A的發(fā)明專利申請，公開了一種長玻纖增強(qiáng)塑木復(fù)合型材及其制備方法，其通過添加長玻璃纖維，改善木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能。雖然通過添加長玻璃纖維在一定的程度上改善了木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能，但是添加的玻璃纖維進(jìn)行的表面處理，該表面處理方法過于簡單，對木塑復(fù)合材料制備過程中親水的木質(zhì)纖維和疏水的的熱塑性塑料基體的界面相容性、粘合性改善的效果不大；同時，長玻璃纖維僅縱向增強(qiáng)木塑型材的性能，各向異性，易縱向斷裂。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)度玻璃纖維木塑型材，從根本上解決了現(xiàn)有木塑復(fù)合材料在制備過程中親水的木質(zhì)纖維和疏水的的熱塑性塑料基體的界面相容性差、粘合性差、性能單向增長的現(xiàn)象等問題。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：該高強(qiáng)度玻璃纖維木塑型材，其技術(shù)要點是，由以下重量份配比的原料制成：片狀廢舊塑料40～65份；40～120目木屑、鋸末或/和刨花50～75份；40～120目糠粉15～25份；3mm～6mm無堿和/或中堿玻璃纖維8～15份；馬來酸酐接枝聚乙烯6～10份；偶聯(lián)劑3～4份；硬脂酸鋅和/或聚乙烯蠟4～10份；UV-5310.5～1份；AT-1680.5～1份；偶聯(lián)劑選自硅烷偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑的一種以上，馬來酸酐接枝聚乙烯與偶聯(lián)劑的投入量相同。本發(fā)明還提供了一種高強(qiáng)度玻璃纖維木塑型材的制備方法，其技術(shù)要點是，包括以下步驟：1)將3mm～6mm的玻璃纖維在馬弗爐340～360℃下灼燒10min；2)將灼燒后的玻璃纖維浸漬在偶聯(lián)劑與馬來酸酐接枝聚乙烯的混合液中20～30min，100℃加熱3～5h，室溫下冷卻干燥后得到玻璃纖維I；3)將廢舊塑料、木粉、糠粉、硬脂酸鋅和/或聚乙烯蠟、UV-531、AT-168、馬來酸酐接枝聚乙烯及玻璃纖維I添加到混料鍋，90～120℃下混合攪拌15～25min，使其干燥并充分混合，木粉選自木屑、鋸末或刨花一種以上；4)將步驟3)中的混合料加到平行雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融共混并造粒，擠出機(jī)筒溫度為145～200℃，模具溫度為170～220℃，得到高強(qiáng)度玻璃纖維木塑型材粒子；5)將高強(qiáng)度玻璃纖維木塑型材粒子經(jīng)過錐形雙螺桿擠出機(jī)擠出成型，即得到高強(qiáng)度玻璃纖維木塑型材，擠出機(jī)機(jī)筒溫度140～210℃，模具溫度140～170℃。本發(fā)明的優(yōu)點與積極效果是：作為增強(qiáng)劑，通過添加經(jīng)過偶聯(lián)劑混合液表面處理的玻璃纖維，使木塑型材的性能得到了意想不到的增強(qiáng)效果。大大提高了木質(zhì)纖維與塑料基體的界面相容性、粘合效果，使玻璃纖維均勻分布，各向增強(qiáng)木塑型材性能，以達(dá)到性能各向同性，從而顯著提高了木塑型材的力學(xué)性能。偶聯(lián)劑為基體提供極性基團(tuán)的同時，還可以與偶聯(lián)劑形成化學(xué)鍵，進(jìn)一步提高玻璃纖維與基體間的浸潤性和界面層分子間的相互作用，使得界面粘結(jié)強(qiáng)度提高。玻璃纖維在與高密度聚乙烯、木粉和糠粉體系中，經(jīng)過偶聯(lián)劑混合液處理表面的玻璃纖維，在玻璃纖維表面生成有化學(xué)鍵和活性官能團(tuán)，然后可以更多地使樹脂與玻璃纖維表面形成化學(xué)鍵，獲得更多的有效的界面粘結(jié)，以提高玻璃纖維與增強(qiáng)機(jī)體的互浸能力和偶聯(lián)作用；而且玻璃纖維在混合過程中，會分散成若干的玻璃纖維棒，玻璃纖維棒與木顆粒之間的摩擦作用，會產(chǎn)生大量的木纖維微絲，這些微絲與玻璃纖維棒相互纏結(jié)在一起，形成了一種中空的三維結(jié)構(gòu)，木顆粒及高密度聚乙烯可以填充在空隙中，最大限度的發(fā)揮玻璃纖維的增強(qiáng)作用，體現(xiàn)復(fù)合材料的耦合效應(yīng)，改善基體材料的分散效果，大大提高了木質(zhì)纖維與塑料基體的界面相容性、粘合效果，從而顯著提高了木塑型材的力學(xué)性能。步驟1)中，將短玻璃纖維置于馬弗爐中，約350℃下灼燒10min，目的是除去玻璃纖維表面原有的浸潤劑，使玻纖表面原有膠料氧化分解，同時除去玻璃纖維由于儲存而吸附的水。步驟2)中將熱處理過的玻璃纖維室溫下浸漬在偶聯(lián)劑混合溶液中20～30min，然后100℃下加熱3～5h，使偶聯(lián)劑混合溶液中的有機(jī)硅氧烷水解，與玻璃纖維表面的羥基反應(yīng)，生成穩(wěn)定的Si-O-Si鍵結(jié)構(gòu)。具體實施方式以下結(jié)合具體實施例詳細(xì)說明本發(fā)明的內(nèi)容。表1實施例1～5中各組分及組分含量匯總表(單位：kg)實施例1～5的制備過程如下：1)將3mm～6mm的玻璃纖維在馬弗爐340～360℃下灼燒10min；2)將灼燒后的玻璃纖維浸漬在偶聯(lián)劑與馬來酸酐接枝聚乙烯的混合液中20～30min，100℃加熱3～5h，室溫下冷卻干燥后得到玻璃纖維I；3)將廢舊塑料、木粉、糠粉、硬脂酸鋅和/或聚乙烯蠟、UV-531、AT-168、馬來酸酐接枝聚乙烯及玻璃纖維I添加到混料鍋，90～120℃下混合攪拌15～25min，使其干燥并充分混合，木粉選自木屑、鋸末或刨花一種以上；4)將步驟3)中的混合料加到平行雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融共混并造粒，擠出機(jī)筒溫度為145～200℃，模具溫度為170～220℃，得到高強(qiáng)度玻璃纖維木塑型材粒子；5)將高強(qiáng)度玻璃纖維木塑型材粒子經(jīng)過錐形雙螺桿擠出機(jī)擠出成型，即得到高強(qiáng)度玻璃纖維木塑型材，擠出機(jī)機(jī)筒溫度140～210℃，模具溫度140～170℃。其中，廢舊塑料為高密度聚乙烯，經(jīng)破碎、清洗、干燥制備，呈片狀。玻璃纖維是短玻璃纖維短切原絲。木粉選自木屑、鋸末或刨花的一種以上，以上均屬于植物纖維因此可進(jìn)行等同替換。硬脂酸鋅和/或聚乙烯蠟作為潤滑劑，該兩種物質(zhì)在本發(fā)明中所起的作用相同，因此可進(jìn)行等同替換。UV-531作為紫外線吸收劑，AT-168作為抗氧劑。部分馬來酸酐接枝聚乙烯作為相容劑與偶聯(lián)劑等量混合使用，部分馬來酸酐接枝聚乙烯作為相容劑添加到生產(chǎn)原料中，相容劑中含有羧基或酐基，能夠與木粉中的羥基發(fā)生酯化反應(yīng)，從而降低木粉的極性和吸濕性，使其與樹脂有很好的相容性。將實施例1得到的超強(qiáng)玻璃纖維木塑型材進(jìn)行相關(guān)物理性能檢測。其抗彎強(qiáng)度為43.69MPa、抗彎彈性模量4216.32MPa、沖擊強(qiáng)度11.89kJ/m2、拉伸強(qiáng)度14.64MPa；在相同的條件下，未添加偶聯(lián)劑混合液處理表面的玻璃纖維的普通型木塑型材，其性能檢測抗彎強(qiáng)度為29.61MPa、抗彎彈性模量2867.88MPa、沖擊強(qiáng)度8.55kJ/m2、拉伸強(qiáng)度11.36MPa。由此可見，與普通木塑型材相比較，添加偶聯(lián)劑處理表面的玻璃纖維后，其相關(guān)物理性能有顯著提高，抗彎強(qiáng)度提升47.55％；抗彎彈性模量提高47.02％；沖擊強(qiáng)度提高39.06％、拉伸強(qiáng)度提高28.87％。