本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種木塑PS復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
木材作為一種天然的，可再生的資源和環(huán)境協(xié)調(diào)性材料，有著廣泛的開發(fā)背景，聚苯乙烯(PS)是一種最具實用潛力的新型材料，它既能克服木材強度低、變異性大等造成的使用局限性，又能克服有機材料的低彈性模量等使用缺點。
但目前由于技術(shù)和木材本身結(jié)構(gòu)的原因，其綜合利用率并不高。使用甲苯二異氰酸酯(TDI),通過TDI分別與木粉和納米二氧化鉬反應(yīng)，制備了MoO2/木粉材料，再對PS進行改性，制得一種新型的木塑PS材料，相關(guān)文獻并未見于報道。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種木塑PS復(fù)合材料及其制備方法，以提高PS復(fù)合材料的物理性能。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
一種木塑PS復(fù)合材料，由以下重量份的組分制成：
所述改性木粉的制備方法，包括以下步驟：
1)稱取木粉、甲苯二異氰酸酯、二丁基二月桂酸錫及納米二氧化鉬；
2)將步聚1)中的各原料混合后在80-100℃的油浴中加熱反應(yīng)6-10h，產(chǎn)物抽濾；
3)產(chǎn)物抽濾后，獲得的濾餅經(jīng)過丙酮抽提后，于真空干燥箱中80-100℃干燥24-36h既得到改性木粉。
所述木粉、所述甲苯二異氰酸酯、所述二丁基二月桂酸錫及所述納米二氧化鉬的質(zhì)量比為200-320：3-7：2-4：20-30。
所述抗氧劑為三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯中的一種或多種。
所述潤滑劑為硬脂酸鈣或硬質(zhì)酸鈉中的一種或兩種組合。
上述任一項所述的木塑PS復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
1)稱取70份-90份的PS、20份-40份的改性木粉、0.1份-0.5份的抗氧劑和0.4份-0.8份的潤滑劑混合并攪拌均勻，得到混合料；
2)將步驟1)中得到的混合料擠出造粒，即得到木塑PS復(fù)合材料。
優(yōu)選地，所述步驟2)具體為：將步驟1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機的料斗中擠出造粒，其中，所述雙螺桿擠出機包括順次排布的六個溫度區(qū)，第一溫度區(qū)的溫度為160℃～180℃，第二溫度區(qū)的溫度為180℃～220℃，第三溫度區(qū)的溫度為180℃～220℃，第四溫度區(qū)的溫度為180℃～220℃，第五溫度區(qū)的溫度為180℃～220℃，第六溫度區(qū)的溫度為180℃～220℃，所述雙螺桿擠出機的機頭溫度為180℃～220℃，螺桿轉(zhuǎn)速為120r/min～300r/min。
本發(fā)明的有益效果是：
TDI不但能與木粉中的羥基進行反應(yīng)，而且還能與納米二氧化鉬表面的羥基進行反應(yīng)，這樣TDI兩端分別連接杉木粉與納米二氧化鉬，得到了MoO2/木粉材料。
為使用TDI對木粉進行改性后降低了木粉的親水性，提高了木粉與聚合物界面的相容性，并能提高木粉的分散性；而在使用改性木粉為填充物時，一方面由于木粉表面納米MoO2的比表面積大，它的存在增大了木粉與PS的接觸面積，使得木粉與PS之間的作用力增加。納米MoO2在混煉的過程中能夠進入PS基體中，這些MoO2粒子成為應(yīng)力集中點，在受到外部作用力時能產(chǎn)生大量的銀紋吸收外部能量，從而使得PS復(fù)合材料力學(xué)性能提高。
具體實施方式
以下通過實施例來詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案，以下的實施例僅是示例性的，僅能用來解釋和說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能解釋為是對本發(fā)明技術(shù)方案的限制。
本申請?zhí)峁┮环N新型木塑PS復(fù)合材料及其制備方法，由以下重量份的組分制成：
所述改性木粉的制備方法，包括以下步驟：
稱取一定量的木粉、甲苯二異氰酸酯(TDI)、二丁基二月桂酸錫、納米二氧化鉬放入三口燒瓶中，在80-100℃的油浴中加熱反應(yīng)6-10h，產(chǎn)物抽濾后，獲得的濾餅經(jīng)丙酮抽提后，于真空干燥箱中80-100℃干燥24-36h既得產(chǎn)物。
優(yōu)選地，步驟中的木粉、TDI、二丁基二月桂酸錫、納米二氧化鉬的質(zhì)量比為(200-320)：(3-7)：(2-4):(20-30)。
所述的二丁基二月桂酸錫為催化劑。
所述抗氧劑為三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯(Irganox168)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(Irganox1010)和1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯(Irganox1330)中的一種或多種。
所述的潤滑劑為硬脂酸鈣或硬質(zhì)酸鈉中的一種或多種。
上述任一種新型木塑PS復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：
1)稱取70份-90份的PS、20份-40份的改性木粉、0.1份-0.5份的抗氧劑和0.4份-0.8份的潤滑劑混合并攪拌均勻，得到混合料；
2)將步驟1)中得到的混合料擠出造粒，即得到木塑PS復(fù)合材料。
優(yōu)選地，所述步驟2)具體為：
將步驟1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機的料斗中擠出造粒，即得到木塑PS復(fù)合材料，其中，所述雙螺桿擠出機包括順次排布的六個溫度區(qū)，第一溫度區(qū)的溫度為160℃～180℃，第二溫度區(qū)的溫度為180℃～220℃，第三溫度區(qū)的溫度為180℃～220℃，第四溫度區(qū)的溫度為180℃～220℃，第五溫度區(qū)的溫度為180℃～220℃，第六溫度區(qū)的溫度為180℃～220℃，所述雙螺桿擠出機的機頭溫度為180℃～220℃，螺桿轉(zhuǎn)速為120r/min～300r/min。
本發(fā)明的各實施例中所用的原料如下：
PS(型號350)，臺灣國喬；木粉，黃山木材加工廠；TDI，濟南萊恩化工有限責(zé)任公司；納米二氧化鉬,上海在邦化工有限公司；二丁基二月桂酸錫，中國醫(yī)藥集團上?；瘜W(xué)試劑公司；抗氧劑(型號Irganox1010、Irganox168、Irganox1330)，瑞士汽巴精化；硬脂酸鈣，湖北中料化工；硬質(zhì)酸鈉，湖北興銀河化工。
本發(fā)明所用的測試儀器如下：
ZSK30型雙螺桿擠出機，德國W&P公司；JL-1000型拉力試驗機，廣州市廣才實驗儀器公司生產(chǎn)；HTL900-T-5B型注射成型機，海太塑料機械有限公司生產(chǎn)；XCJ-500型沖擊測試機，承德試驗機廠生產(chǎn)；QT-1196型拉伸測試儀，東莞市高泰檢測儀器有限公司；QD-GJS-B12K型高速攪拌機，北京恒奧德儀器儀表有限公司。
首先制備改性木粉
制備例1
改性木粉的制備方法，包括以下步驟：
稱取一定量的木粉、TDI、二丁基二月桂酸錫、納米二氧化鉬放入三口燒瓶中，在80-100℃的油浴中加熱反應(yīng)6-10h，產(chǎn)物抽濾后，獲得的濾餅經(jīng)丙酮抽提后，于真空干燥箱中80-100℃干燥24-36h既得產(chǎn)物。
其中木粉、TDI、二丁基二月桂酸錫及納米二氧化鉬的質(zhì)量比為200：3：2：20；二丁基二月桂酸錫為催化劑。
制備例2
改性木粉的制備方法，包括以下步驟：
稱取一定量的木粉、TDI、二丁基二月桂酸錫、納米二氧化鉬放入三口燒瓶中，在80-100℃的油浴中加熱反應(yīng)6-10h，產(chǎn)物抽濾后，獲得的濾餅經(jīng)丙酮抽提后，于真空干燥箱中80-100℃干燥24-36h既得產(chǎn)物。
其中木粉、TDI、二丁基二月桂酸錫及納米二氧化鉬的質(zhì)量比為320：7：4：30；二丁基二月桂酸錫為催化劑。
制備例3
改性木粉的制備方法，包括以下步驟：
稱取一定量的木粉、TDI、二丁基二月桂酸錫、納米二氧化鉬放入三口燒瓶中，在80-100℃的油浴中加熱反應(yīng)6-10h，產(chǎn)物抽濾后，獲得的濾餅經(jīng)丙酮抽提后，于真空干燥箱中80-100℃干燥24-36h既得產(chǎn)物。
其中木粉、TDI、二丁基二月桂酸錫及納米二氧化鉬的質(zhì)量比為200：7：4：30；二丁基二月桂酸錫為催化劑。
制備例4
改性木粉的制備方法，包括以下步驟：
稱取一定量的木粉、TDI、二丁基二月桂酸錫、納米二氧化鉬放入三口燒瓶中，在80-100℃的油浴中加熱反應(yīng)6-10h，產(chǎn)物抽濾后，獲得的濾餅經(jīng)丙酮抽提后，于真空干燥箱中80-100℃干燥24-36h既得產(chǎn)物。
其中木粉、TDI、二丁基二月桂酸錫及納米二氧化鉬的質(zhì)量比為320：3：2：20；二丁基二月桂酸錫為催化劑。
制備例5
改性木粉的制備方法，包括以下步驟：
稱取一定量的木粉、TDI、二丁基二月桂酸錫、納米二氧化鉬放入三口燒瓶中，在80-100℃的油浴中加熱反應(yīng)6-10h，產(chǎn)物抽濾后，獲得的濾餅經(jīng)丙酮抽提后，于真空干燥箱中80-100℃干燥24-36h既得產(chǎn)物。
其中木粉、TDI、二丁基二月桂酸錫及納米二氧化鉬的質(zhì)量比為280：5：3：24；二丁基二月桂酸錫為催化劑。
實施例1
1)稱取重量份為70份PS、20份改性木粉、0.1份Irganox1330和0.4份硬質(zhì)酸鈉混合并攪拌均勻，得到混合料；
2)將步驟1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機的料斗中擠出造粒，即得到PS復(fù)合材料P1，其中，雙螺桿擠出機的第一溫度區(qū)的溫度為160℃，第二溫度區(qū)的溫度為180℃，第三溫度區(qū)的溫度為180℃，第四溫度區(qū)的溫度為180℃，第五溫度區(qū)的溫度為180℃，第六溫度區(qū)的溫度為180℃，所述雙螺桿擠出機的機頭溫度為180℃，螺桿轉(zhuǎn)速為120r/min。
實施例2
1)稱取重量份為90份PS、40份改性木粉、0.2份Irganox1330、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox168和0.8份硬質(zhì)酸鈣混合并攪拌均勻，得到混合料；
2)將步驟1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機的料斗中擠出造粒，即得到PS復(fù)合材料P2，其中，雙螺桿擠出機的第一溫度區(qū)的溫度為180℃，第二溫度區(qū)的溫度為220℃，第三溫度區(qū)的溫度為220℃，第四溫度區(qū)的溫度為220℃，第五溫度區(qū)的溫度為220℃，第六溫度區(qū)的溫度為220℃，所述雙螺桿擠出機的機頭溫度為220℃，螺桿轉(zhuǎn)速為300r/min。
實施例3
1)稱取重量份為80份PS、30份改性木粉、0.2份Irganox1330、0.1份Irganox168、0.3份硬質(zhì)酸鈣和0.3份硬質(zhì)酸鈉混合并攪拌均勻，得到混合料；
2)將步驟1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機的料斗中擠出造粒，即得到PS復(fù)合材料P3，其中，雙螺桿擠出機的第一溫度區(qū)的溫度為170℃，第二溫度區(qū)的溫度為200℃，第三溫度區(qū)的溫度為200℃，第四溫度區(qū)的溫度為200℃，第五溫度區(qū)的溫度為200℃，第六溫度區(qū)的溫度為200℃，所述雙螺桿擠出機的機頭溫度為200℃，螺桿轉(zhuǎn)速為210r/min。
實施例4
1)稱取重量份為75份PS、35份改性木粉、0.1份Irganox1010、0.1份Irganox168、0.3份硬質(zhì)酸鈣和0.5份硬質(zhì)酸鈉混合并攪拌均勻，得到混合料；
2)將步驟1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機的料斗中擠出造粒，即得到PS復(fù)合材料P4,其中，雙螺桿擠出機的第一溫度區(qū)的溫度為160℃，第二溫度區(qū)的溫度為190℃，第三溫度區(qū)的溫度為190℃，第四溫度區(qū)的溫度為190℃，第五溫度區(qū)的溫度為190℃，第六溫度區(qū)的溫度為190℃，所述雙螺桿擠出機的機頭溫度為190℃，螺桿轉(zhuǎn)速為240r/min。
實施例5
1)稱取重量份為85份PS、25份改性木粉、0.2份Irganox1330、0.1份Irganox168、0.3份硬質(zhì)酸鈣和0.1份硬質(zhì)酸鈉混合并攪拌均勻，得到混合料；
2)將步驟1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機的料斗中擠出造粒，即得到PS復(fù)合材料P5,其中，雙螺桿擠出機的第一溫度區(qū)的溫度為170℃，第二溫度區(qū)的溫度為195℃，第三溫度區(qū)的溫度為195℃，第四溫度區(qū)的溫度為195℃，第五溫度區(qū)的溫度為195℃，第六溫度區(qū)的溫度為195℃，所述雙螺桿擠出機的機頭溫度為195℃，螺桿轉(zhuǎn)速為250r/min。
對比例1
1)稱取重量份為85份PS、25份木粉、0.2份Irganox1330、0.1份Irganox168、0.3份硬質(zhì)酸鈣和0.1份硬質(zhì)酸鈉混合并攪拌均勻，得到混合料；
2)將步驟1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機的料斗中擠出造粒，即得到PS復(fù)合材料D1,其中，雙螺桿擠出機的第一溫度區(qū)的溫度為170℃，第二溫度區(qū)的溫度為205℃，第三溫度區(qū)的溫度為205℃，第四溫度區(qū)的溫度為205℃，第五溫度區(qū)的溫度為205℃，第六溫度區(qū)的溫度為205℃，所述雙螺桿擠出機的機頭溫度為205℃，螺桿轉(zhuǎn)速為250r/min。
將上述實施例1-5及對比例1制備的PS復(fù)合材料用注塑機制成樣條測試，測試數(shù)據(jù)如下表：
通過上表對比可看出，本發(fā)明制得的新型木塑PS復(fù)合材料較對比例中木塑PS相比，物理性能(拉伸強度、彎曲模量、懸臂梁缺口沖擊強度)均得到了不同程度的提高，這大大擴展PS復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域，具有非?，F(xiàn)實的意義。
以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的描述，應(yīng)當(dāng)指出，由于文字表達的有限性，而在客觀上存在無限的具體結(jié)構(gòu)，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。