本發(fā)明涉及一種木塑復(fù)合材料及其制備方法，特別是一種聚烯烴木塑復(fù)合材料及其制造方法。
背景技術(shù)：
聚烯烴木塑復(fù)合材料通常是指以聚乙烯、聚丙烯或兩者的共混物為基料，添加木粉、稻殼粉等生物質(zhì)填料、礦物填料潤(rùn)滑劑及界面改性劑等構(gòu)成的聚烯烴基木塑復(fù)合材料。在韌性、環(huán)保及燃燒排放物等方面優(yōu)于聚氯乙烯基木塑復(fù)合材料，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于室內(nèi)外地板、墻板、護(hù)欄、圍欄、花箱、座椅等。
通常，聚丙烯包括均聚聚丙烯、無(wú)規(guī)共聚聚丙烯和抗沖共聚聚丙烯。三者在組成、結(jié)構(gòu)和性能方面存在明顯的差異。均聚聚丙烯是由單一的丙烯單體聚合而成。其剛性較高，但韌性，特別是低溫韌性較差。聚丙烯無(wú)規(guī)共聚物通常是在一個(gè)反應(yīng)器中通入丙烯和少量的其他單體，主要為乙烯，有時(shí)也用1-丁烯和1-己烯進(jìn)行無(wú)規(guī)共聚得到的。一般無(wú)規(guī)共聚物中共聚單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％～7％。與均聚的聚丙烯相比，無(wú)規(guī)共聚物的拉伸強(qiáng)度、模量，硬度和熱變形溫度、結(jié)晶溫度及熔點(diǎn)下降?？箾_共聚聚丙烯又稱聚丙烯抗沖共聚物、嵌段共聚聚丙烯或聚丙烯反應(yīng)器共混物，一般是由多個(gè)反應(yīng)器串聯(lián)制備的聚丙烯多相共聚物的混合物。其組成和結(jié)構(gòu)比均聚聚丙烯和聚丙烯無(wú)規(guī)共聚物更為復(fù)雜。制備抗沖共聚物的主要目的是改善聚丙烯的沖擊韌性，特別是低溫韌性，但一般情況下剛性、拉伸強(qiáng)度、硬度和熱變形溫度也會(huì)下降。因此，對(duì)抗沖共聚物而言，建立剛韌平衡是非常重要的。
聚乙烯包括高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯等。通常用于木塑基礎(chǔ)樹脂的以高密度聚乙烯居多。低密度聚乙烯和線性低密度聚乙烯因拉伸強(qiáng)度和剛性較差很少使用。超高分子量聚乙烯因黏度太大難加工，無(wú)法作為木塑復(fù)合材料的基礎(chǔ)樹脂。高密度聚乙烯又有均聚和共聚之分。共聚聚乙烯是在乙烯聚合時(shí)添加丁烯、己烯等共聚單體，使聚乙烯主 鏈上生成乙基、丁基或較長(zhǎng)的側(cè)基或側(cè)鏈，從而破壞了主鏈的規(guī)整性，降低了結(jié)晶度。使得拉伸強(qiáng)度和剛性略有降低，但韌性、耐環(huán)境應(yīng)力開裂等提高，密度有所降低。
申請(qǐng)?zhí)枮椤?01310087907.1”，名稱為“一種高熱變形溫度聚烯烴木塑復(fù)合材料及其制備方法”的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)，公開了一種高熱變形溫度聚烯烴木塑復(fù)合材料，所述新熱塑性塑料，或廢舊熱塑性塑料為高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、聚丙烯中的一種或幾種。其中未涉及抗沖共聚聚丙烯和共聚的高密度聚乙烯。
申請(qǐng)?zhí)枮椤?01310046750.8”，名稱為“一種聚烯烴木塑復(fù)合材料及其制備方法”的中國(guó)發(fā)明專利，公開了一種聚烯烴木塑復(fù)合材料，該木塑復(fù)合材料中所含的聚烯烴樹脂為聚乙烯、聚丙烯或乙烯-醋酸乙烯共聚物中的任一種。也未涉及抗沖共聚聚丙烯與高密度聚乙烯的共混物。
申請(qǐng)?zhí)枮椤?01010179160.9”，名稱為“一種無(wú)鹵阻燃型注塑級(jí)聚烯烴木塑復(fù)合材料及其制備方法”的中國(guó)發(fā)明專利，公開了一種無(wú)鹵阻燃型注塑級(jí)聚烯烴木塑復(fù)合材料，所述的聚烯烴樹脂為共聚PP：36.9％，或均聚PP：37.9％，或HDPE：37.9％。所述的樹脂為單一的聚丙烯或聚乙烯樹脂，提及的共聚PP未注明是聚丙烯無(wú)規(guī)共聚物還是抗沖共聚聚丙烯。
雖然均聚聚丙烯的剛性較好，但韌性較差。而均聚聚乙烯相對(duì)共聚聚乙烯而言同樣存在韌性差的問(wèn)題。由均聚的聚丙烯和聚乙烯這兩種樹脂為基料的木塑復(fù)合材料，因兩者的相容性很差，固其力學(xué)性能較差。由于木粉和無(wú)機(jī)填料的添加會(huì)降低材料的韌性，因此需進(jìn)一步增韌。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種聚烯烴木塑復(fù)合材料及其制造方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種聚烯烴木塑復(fù)合材料，包含聚烯烴樹脂、偶聯(lián)劑、相容劑、潤(rùn)滑劑、木粉和無(wú)機(jī)填料，其中，所述聚烯烴樹脂包括抗沖共聚聚丙烯和聚乙烯，所述聚乙烯為高密度聚乙烯，所述聚烯烴樹脂在所述聚烯烴木塑復(fù)合材料中的含量為30～70wt％。
上述的聚烯烴木塑復(fù)合材料，其中，所述聚烯烴樹脂中的抗沖共聚聚丙烯 和高密度聚乙烯的質(zhì)量比為10∶1～5。
上述的聚烯烴木塑復(fù)合材料，其中，所述抗沖共聚聚丙烯中的乙烯含量為6～14wt％。
上述的聚烯烴木塑復(fù)合材料，其中，所述抗沖共聚聚丙烯的熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為2～11g/10min。
上述的聚烯烴木塑復(fù)合材料，其中，所述高密度聚乙烯為乙烯和第二單體丁烯或己烯的共聚物，密度為0.941～0.950g/cm3。
上述的聚烯烴木塑復(fù)合材料，其中，所述高密度聚乙烯的熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為0.05～1g/10min。
上述的聚烯烴木塑復(fù)合材料，其中，所述相容劑為馬來(lái)酸酐接枝抗沖共聚聚丙烯。
為了更好地實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種聚烯烴木塑復(fù)合材料的制造方法，其中，包括如下步驟：
S100、原材料預(yù)備，按設(shè)定比例制備或預(yù)置聚烯烴樹脂、偶聯(lián)劑、相容劑、潤(rùn)滑劑、木粉和無(wú)機(jī)填料，其中，所述聚烯烴樹脂包括抗沖共聚聚丙烯和聚乙烯，所述聚乙烯為高密度聚乙烯，所述聚烯烴樹脂在所述聚烯烴木塑復(fù)合材料中的含量為30～70wt％；
S200、烘干木粉和無(wú)機(jī)填料，將所述木粉和無(wú)機(jī)填料在溫度為60～130℃下烘干1～10小時(shí)；
S300、制備聚烯烴木塑復(fù)合材料原料，將烘干后的所述木粉和無(wú)機(jī)填料，與所述抗沖共聚聚丙烯和高密度聚乙烯、偶聯(lián)劑、相容劑和所述潤(rùn)滑劑在高速混合機(jī)中混和1～10分鐘以制成聚烯烴木塑復(fù)合材料原料；
S400、造粒成型，將所述聚烯烴木塑復(fù)合材料原料加入擠出機(jī)中擠出造?；蛑破烦尚汀?/p>
上述的聚烯烴木塑復(fù)合材料的制造方法，其中，所述聚烯烴樹脂中的抗沖共聚聚丙烯和高密度聚乙烯的比例為10∶1～5，所述抗沖共聚聚丙烯中的乙烯含量為6～14wt％，所述高密度聚乙烯為乙烯和第二單體丁烯或己烯的共聚物，密度為0.941～0.950g/cm3。
上述的聚烯烴木塑復(fù)合材料的制造方法，其中，所述抗沖共聚聚丙烯的熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為2～11g/10min，所述高密度聚乙烯的熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為 0.05～1g/10min。
本發(fā)明的技術(shù)效果在于：
本發(fā)明的聚烯烴木塑復(fù)合材料與現(xiàn)有技術(shù)的均聚聚丙烯、聚乙烯木塑復(fù)合材料相比，抗沖共聚聚丙烯中含有長(zhǎng)鏈段的聚乙烯，使其與共聚聚乙烯有良好的相容性，加上偶聯(lián)劑、相容劑的共同作用，從而增強(qiáng)了樹脂之間、樹脂與填料之間的界面黏結(jié)，提高了材料的力學(xué)性能；采用共聚的高密度聚乙烯，與均聚的高密度聚乙烯相比，韌性好、密度低、耐環(huán)境應(yīng)力開裂性好，可明顯提高復(fù)合材料的韌性。剛性優(yōu)于低密度聚乙烯。總之，可有效提高復(fù)合材料的剛性和韌性。
以高密度聚乙烯為基礎(chǔ)樹脂的木塑復(fù)合材料密度相對(duì)較高，且剛性較低。本發(fā)明采用密度更低的抗沖共聚聚丙烯為主和少量共聚聚乙烯聚烯烴共混物為基礎(chǔ)樹脂，復(fù)合材料的密度可明顯降低。另外，主要樹脂組分為抗沖共聚聚丙烯的聚烯烴共混物的剛性好于高密度聚乙烯，從而提高了整個(gè)木塑板材料的剛性。因此，與高密度聚乙烯基木塑復(fù)合材料相比，本發(fā)明密度低、剛性好，同時(shí)降低了搬運(yùn)和運(yùn)輸成本。均聚聚丙烯或共聚聚丙烯為基礎(chǔ)樹脂的木塑復(fù)合材料的密度低一點(diǎn)，但其韌性明顯不及抗沖共聚聚丙烯和共聚高密度聚乙烯為基料的木塑復(fù)合材料。因此，本發(fā)明所述的聚烯烴木塑復(fù)合材料具有良好的剛韌平衡性。
以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作具體的描述：
本發(fā)明的聚烯烴木塑復(fù)合材料包含聚烯烴樹脂、偶聯(lián)劑、相容劑、潤(rùn)滑劑、木粉及無(wú)機(jī)填料，其中聚烯烴樹脂包括抗沖共聚聚丙烯和共聚的高密度聚乙烯，所述高密度聚乙烯為乙烯和第二單體丁烯或己烯的共聚物，密度為0.941～0.950g/cm3，工業(yè)上用熔體質(zhì)量流動(dòng)速率表示樹脂的流動(dòng)性，所述高密度聚乙烯的熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為0.05～1.00g/10min，該共聚聚乙烯可直接 購(gòu)置工業(yè)品，各種工業(yè)方法合成的均可，對(duì)此沒有特殊要求。所述聚烯烴樹脂在所述聚烯烴木塑復(fù)合材料中的含量為30～70wt％，所述聚烯烴樹脂中的抗沖共聚聚丙烯和高密度聚乙烯的質(zhì)量比為10∶1～5，抗沖共聚聚丙烯和聚乙烯的質(zhì)量比為2∶1～3∶1。所述抗沖共聚聚丙烯與乙烯共聚，其中乙烯含量為6～14wt％，密度為0.900g/cm3左右，所述抗沖共聚聚丙烯的熔體質(zhì)量流動(dòng)速率(MFR)為2～11g/10min。該抗沖共聚聚丙烯可直接購(gòu)置工業(yè)品，各種工業(yè)合成方法的均可。復(fù)合材料中的相容劑為馬來(lái)酸酐接枝抗沖共聚聚丙烯，是為了提高相容劑與抗沖共聚聚丙烯的相容性。無(wú)機(jī)填料主要采用碳酸鈣、滑石粉等，所占質(zhì)量百分比為5～15％。與現(xiàn)有技術(shù)的均聚聚丙烯、聚乙烯或其共混物木塑復(fù)合材料相比，抗沖共聚聚丙烯中含有乙-丙嵌段共聚物及聚乙烯，使其與共聚聚乙烯有良好的相容性，加上偶聯(lián)劑、相容劑的共同作用，從而增強(qiáng)了樹脂之間、樹脂與填料之間的界面黏結(jié)，有效提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能。
本發(fā)明的聚烯烴木塑復(fù)合材料的制造方法，包括如下步驟：
步驟S100、原材料預(yù)備，按設(shè)定比例制備或預(yù)置聚烯烴樹脂、偶聯(lián)劑、相容劑、潤(rùn)滑劑、木粉和無(wú)機(jī)填料，其中，所述聚烯烴樹脂包括抗沖共聚聚丙烯和聚乙烯，所述聚乙烯為高密度聚乙烯，所述聚烯烴樹脂在所述聚烯烴木塑復(fù)合材料中的含量為30～70wt％；其中，所述聚烯烴樹脂中的抗沖共聚聚丙烯和高密度聚乙烯的比例為10∶1～5，所述抗沖共聚聚丙烯中的乙烯含量為6～14wt％，所述高密度聚乙烯為乙烯和第二單體丁烯或己烯的共聚物，密度為0.941～0.950g/cm3，所述抗沖共聚聚丙烯的熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為2～11g/10min，所述高密度聚乙烯的熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為0.05～1g/10min；
步驟S200、烘干木粉和無(wú)機(jī)填料，將所述木粉和無(wú)機(jī)填料在溫度為60～130℃下烘干1～10小時(shí)；
步驟S300、制備聚烯烴木塑復(fù)合材料原料，將烘干后的所述木粉和無(wú)機(jī)填料，與所述抗沖共聚聚丙烯和高密度聚乙烯、偶聯(lián)劑、相容劑和所述潤(rùn)滑劑在高速混合機(jī)中混和1～10分鐘以制成聚烯烴木塑復(fù)合材料原料；
步驟S400、造粒成型，將所述聚烯烴木塑復(fù)合材料原料加入擠出機(jī)中擠出造粒或制品成型，例如擠出成型為板材或異型材等。
下面以幾個(gè)具體的實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的聚烯烴木塑復(fù)合材料及其制備過(guò)程：
實(shí)施例1
按下列重量百分比預(yù)備各組分：
抗沖共聚聚丙烯A，39.5wt％；其中，該抗沖共聚聚丙烯A，與乙烯共聚，乙烯含量為6.0～8.0wt％，密度為0.900g/cm3左右，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為2.0～4.0g/10min；
共聚高密度聚乙烯，6wt％；
木粉，40wt％；
碳酸鈣，10wt％；
偶聯(lián)劑，2wt％；
馬來(lái)酸酐接枝抗沖共聚聚丙烯，2.5wt％。
聚烯烴木塑復(fù)合材料制備過(guò)程中，木粉和無(wú)機(jī)填料在溫度為80℃下烘干4小時(shí)。將烘干后的木粉和無(wú)機(jī)填料與抗沖共聚聚丙烯和共聚的高密度聚乙烯、碳酸鈣、偶聯(lián)劑、相容劑在高速混合機(jī)中混和10分鐘，加入擠出機(jī)中在180℃下擠出造?；蛑破烦尚?。
經(jīng)測(cè)試，本實(shí)施例制備的聚烯烴木塑復(fù)合材料的主要性能如下：
拉伸強(qiáng)度：23.00MPa；
斷裂伸長(zhǎng)率：4.116％；
彎曲強(qiáng)度：41.66MPa；
彎曲模量：2.657GPa；
沖擊強(qiáng)度：4.114kJ/m2。
實(shí)施例2
按下列重量百分比預(yù)備各組分：
抗沖共聚聚丙烯A，24.0wt％；其中，該抗沖共聚聚丙烯A，與乙烯共聚，乙烯含量為6.0～8.0wt％，密度為0.900g/cm3左右，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為2.0～4.0g/10min；
抗沖共聚聚丙烯B，8.0wt％；其中，該抗沖共聚聚丙烯B，與乙烯共聚，乙烯含量為9.0～14.0wt％，密度為0.900g/cm3左右；共聚高密度聚乙烯，6.0wt％；
木粉，50wt％；
碳酸鈣，10wt％；
偶聯(lián)劑，2wt％.
聚烯烴木塑復(fù)合材料制備過(guò)程中，木粉和無(wú)機(jī)填料在溫度為80℃下烘干4小時(shí)。將烘干后的木粉和無(wú)機(jī)填料與抗沖共聚聚丙烯和共聚的高密度聚乙烯、碳酸鈣、偶聯(lián)劑、相容劑在高速混合機(jī)中混和10分鐘，加入擠出機(jī)中在180℃下擠出造粒或制品成型。
經(jīng)測(cè)試，本實(shí)施例制備的聚烯烴木塑復(fù)合材料的主要性能如下：
拉伸強(qiáng)度：24.68MPa；
斷裂伸長(zhǎng)率：3.39％；
彎曲強(qiáng)度：34.75MPa；
彎曲模量：3.127GPa；
沖擊強(qiáng)度：3.087kJ/m2。
實(shí)施例3
按下列重量百分比預(yù)備各組分：
抗沖共聚聚丙烯A，35.5wt％；
抗沖共聚聚丙烯B，8.0wt％；
共聚高密度聚乙烯，12.0wt％；
木粉，30wt％；
碳酸鈣，10wt％；
偶聯(lián)劑，2wt％；
馬來(lái)酸酐接枝抗沖共聚聚丙烯，2.5wt％。
聚烯烴木塑復(fù)合材料制備過(guò)程中，木粉和無(wú)機(jī)填料在溫度為80℃下烘干4小時(shí)。將烘干后的木粉和無(wú)機(jī)填料，與抗沖共聚聚丙烯和共聚的高密度聚乙烯、碳酸鈣、偶聯(lián)劑、相容劑在高速混合機(jī)中混和10分鐘，加入擠出機(jī)中在180℃下擠出造?；蛑破烦尚?。
經(jīng)測(cè)試，本實(shí)施例制備的聚烯烴木塑復(fù)合材料的主要性能如下：
拉伸強(qiáng)度：21.52MPa；
斷裂伸長(zhǎng)率：9.043％；
彎曲強(qiáng)度：38.88MPa；
彎曲模量：2.009GPa；
沖擊強(qiáng)度：4.994kJ/m2。
實(shí)施例4
抗沖共聚聚丙烯A，70.0wt％；
抗沖共聚聚丙烯B，0.0wt％；
共聚高密度聚乙烯，0.0wt％；
木粉，20wt％；
碳酸鈣，10wt％；
偶聯(lián)劑，0wt％；
馬來(lái)酸酐接枝抗沖共聚聚丙烯，0wt％。
聚烯烴木塑復(fù)合材料制備過(guò)程中，木粉和無(wú)機(jī)填料在溫度為80℃下烘干4小時(shí)。將烘干后的木粉和無(wú)機(jī)填料與抗沖共聚聚丙烯在高速混合機(jī)中混和10分鐘，加入擠出機(jī)中在180℃下擠出造?；蛑破烦尚?。
性能：
拉伸強(qiáng)度：20.09MPa；
斷裂伸長(zhǎng)率：30.90％；
彎曲強(qiáng)度：34.64MPa；
彎曲模量：1.633GPa；
沖擊強(qiáng)度：5.381kJ/m2。
對(duì)比例1
按下列重量百分比預(yù)備各組分：
抗沖共聚聚丙烯A，34.0wt％；
線性低密度聚乙烯，12.0wt％；
木粉，40wt％；
碳酸鈣，10wt％；
偶聯(lián)劑，4wt％；
聚烯烴木塑復(fù)合材料制備過(guò)程中，木粉和無(wú)機(jī)填料在溫度為80℃下烘干4小時(shí)。將烘干后的木粉和無(wú)機(jī)填料，與抗沖共聚聚丙烯和線性密度聚乙烯、碳酸鈣、偶聯(lián)劑在高速混合機(jī)中混和10分鐘，加入擠出機(jī)中在180℃下擠出造粒或制品成型。
經(jīng)測(cè)試，本對(duì)比例制備的聚烯烴木塑復(fù)合材料的主要性能如下：
拉伸強(qiáng)度：18.66MPa；
斷裂伸長(zhǎng)率：5.433％；
彎曲強(qiáng)度：30.77MPa；
彎曲模量：1.615GPa；
沖擊強(qiáng)度：5.855kJ/m2。
對(duì)比例2
按下列重量百分比預(yù)備各組分：
抗沖共聚聚丙烯A，48.0wt％；
抗沖共聚聚丙烯B，8.0wt％；
木粉，30wt％；
碳酸鈣，10wt％；
偶聯(lián)劑，4wt％。
聚烯烴木塑復(fù)合材料制備過(guò)程中，木粉和無(wú)機(jī)填料在溫度為80℃下烘干4小時(shí)。將烘干后的木粉和無(wú)機(jī)填料，與抗沖共聚聚丙烯和線性密度聚乙烯、碳酸鈣、偶聯(lián)劑在高速混合機(jī)中混和10分鐘，加入擠出機(jī)中在180℃下擠出造?；蛑破烦尚?。
經(jīng)測(cè)試，本對(duì)比例制備的聚烯烴木塑復(fù)合材料的主要性能如下：
拉伸強(qiáng)度：16.59MPa；
斷裂伸長(zhǎng)率：13.62％；
彎曲強(qiáng)度：22.19MPa；
彎曲模量：1.348GPa；
沖擊強(qiáng)度：5.177kJ/m2。
可見，因共聚的高密度聚乙烯具有良好的韌性且剛性與線性低密度聚乙烯和低密度聚乙烯相比較好，韌性比均聚的高密度聚乙烯好。故在本發(fā)明中添加共聚的高密度聚乙烯。同時(shí)，抗沖共聚聚丙烯中含有乙-丙嵌段共聚物及聚乙烯等組分，與高密度聚乙烯有良好的相容性，可增強(qiáng)兩種基礎(chǔ)樹脂之間的界面黏結(jié)，提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。