一種高性能木塑復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及化工材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種高性能木塑復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 地球上現(xiàn)存的不可再生資源的儲(chǔ)量是非常有限的，隨著塑料工業(yè)的快速發(fā)展，由 塑料制品造成的"白色污染"對(duì)人類的生產(chǎn)和生活環(huán)境帶來(lái)了極大的危害。為了解決原 料短缺和環(huán)境問(wèn)題，人們逐漸把眼光轉(zhuǎn)移到地球上的可再生資源上。植物纖維材料是一種 天然高分子材料，是一種取之不盡、用之不竭的資源。植物纖維用于復(fù)合材料的潛在優(yōu)勢(shì) 越來(lái)越引起人們的注意，它價(jià)格低廉，密度小，具有較高的彈性模量，與無(wú)機(jī)纖維相近，而 它的生物降解性和可再生性是最突出的優(yōu)點(diǎn)。
[0003] 木塑復(fù)合材料是是將植物纖維與塑料進(jìn)行共混擠出得到的一類復(fù)合材料，木塑復(fù) 合材料具有密比性能高、價(jià)格低廉、可以解決由于廢舊塑料無(wú)法回收對(duì)環(huán)境造成污染的問(wèn) 題，并使纖維廢棄資源得到充分利用等優(yōu)點(diǎn)的木塑復(fù)合材料。目前木塑復(fù)合材料已經(jīng)應(yīng)用 于地板、墻板、建筑模板等領(lǐng)域。我國(guó)研究的木塑復(fù)合材料主要是利用木纖維與熱固性塑料 進(jìn)行共混的復(fù)合材料，然而隨著城市化和工業(yè)化的發(fā)展，人類的森林資源越來(lái)越少，木材資 源越來(lái)越珍貴，為了適應(yīng)環(huán)保的要求，近些年來(lái)出現(xiàn)了一些利用廢棄纖維如秸桿、稻草、玉 米桿等廢棄纖維制備木塑復(fù)合材料。由于熱塑性塑料與植物纖維相容性差，界面相互作用 力弱，從而導(dǎo)致其力學(xué)強(qiáng)度相對(duì)較低、容易老化、成本高、使用壽命短等缺點(diǎn)。本發(fā)明將以花 生殼粉、竹纖維和廢棄塑料為主要原料制備高性能木塑材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明將針對(duì)當(dāng)前木塑復(fù)合材料存在上述問(wèn)題，提供一種利用以花生殼粉、竹纖 維和廢棄塑料制備高強(qiáng)度、高耐磨性、高溫穩(wěn)定性的高性能木塑復(fù)合材料。本發(fā)明木塑復(fù)合 材料還具有較強(qiáng)的抗氧化性、成本低、不易褪色、制備工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)： 一種高性能木塑復(fù)合材料，包括以下重量份數(shù)的原料： 花生殼粉60-80份、竹粉30-50份、廢棄塑料60-90份、環(huán)氧樹(shù)脂15-25份、礦物纖維 4-6份、碳酸鎂晶須5-7份、納米碳酸鈣4-6份、馬來(lái)酸酐6-9份、有機(jī)硅防水劑3-5份、168 抗氧化劑2-4份、紅磷阻燃劑3-5份和788光穩(wěn)定劑3-5份。
[0006] 以上所述花生殼粉和竹粉的粒徑為80-100目。
[0007] -種高性能木塑復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟： (1) 改性預(yù)處理：將60-80份花生殼粉、30-50份竹粉、4-6份納米碳酸鈣和6-9份馬來(lái) 酸酐加入球磨機(jī)，在轉(zhuǎn)速為80-120r/min下攪拌5-8min，得到改性纖維； (2) 高速混料：將上述改性纖維和剩余各組分原料加入高速混合機(jī)，在轉(zhuǎn)速為100-150 r/min下攪拌8-12min，得到混合物料； (3) 熱壓成型：將混合物料加入熱壓定型機(jī)，在溫度為165-175°C、壓力為6-8Mpa下熱 壓定型90-120S，即可得到成型木塑復(fù)合材料； (4)冷卻定型：成型木塑復(fù)合材料自然冷卻至室溫，即可得到木塑復(fù)合材料。
[0008] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果為： (1)本發(fā)明利用以花生殼粉、竹纖維和廢棄塑料，原料來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉，綜合利用了 廢棄物，又解決了廢棄塑料帶來(lái)的"白色污染"問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了資源的可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)竹纖 維還具有良好的透氣性、瞬間吸水性、較強(qiáng)的耐磨性和良好的染色性等特性，同時(shí)又具有天 然抗菌、抑菌、除螨、防臭和抗紫外線功能。
[0009] (2)使用納米碳酸鈣和馬來(lái)酸酐對(duì)植物纖維進(jìn)行改性預(yù)處理，增強(qiáng)了熱塑性塑料 與植物纖維的相容性，使得界面相互作用力增強(qiáng)，提高了木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能。納米碳 酸鈣還能提高木府復(fù)合材料的剛、韌性、光潔度以及彎曲強(qiáng)度；改善加工性能，提高了成型 率；改善產(chǎn)品的流變性能、穩(wěn)定性能、耐熱穩(wěn)定性、耐磨性。
[0010] (3)加入碳化硅晶須和礦物纖維，不僅提高了木塑復(fù)合材料的強(qiáng)度，還使得木塑復(fù) 合具有很好的耐熱性、耐磨性，在高溫下不易變型和氧化分解，同時(shí)耐磨不易損壞。
[0011] (4)本發(fā)明不僅將廢棄塑料和環(huán)氧樹(shù)脂同時(shí)使用，不僅可以降低成本，環(huán)氧樹(shù)脂還 具有很高的粘性，增強(qiáng)了抗壓強(qiáng)度，提高了成新率，能同時(shí)克服了廢棄塑料粘結(jié)性低和環(huán)氧 樹(shù)脂成本高的問(wèn)題。
[0012] (5)加入紅磷阻燃劑具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，不揮發(fā)性，不產(chǎn)生腐蝕性氣體，阻燃效 果好，電絕緣性佳等特點(diǎn)，加入有機(jī)硅防水劑使得產(chǎn)品具有高耐水性。
[0013] (6)加入抗氧化劑和光穩(wěn)定劑可以使得木塑復(fù)合材料不易被氧化，在光照下不易 褪色。
[0014] (7)本發(fā)明還具有加工工藝簡(jiǎn)單、加工時(shí)間短、成本低等優(yōu)點(diǎn)，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面將結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明，但不限于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0016] 實(shí)施例1 一種高性能木塑復(fù)合材料，由以下原料組成： 花生殼粉60kg、竹粉30kg、廢棄塑料60kg、環(huán)氧樹(shù)脂15kg、礦物纖維4kg、碳酸鎂晶須 5kg、納米碳酸媽4kg、馬來(lái)酸酐8kg、有機(jī)娃防水劑4kg、168抗氧化劑2kg、紅磷阻燃劑3kg 份和788光穩(wěn)定劑3kg。
[0017] 制備方法： (1) 改性預(yù)處理：將60kg花生殼粉、30kg竹粉、4kg納米碳酸媽和6kg馬來(lái)酸酐加入球 磨機(jī)，在轉(zhuǎn)速為80r/min下攪拌8min，得到改性纖維； (2) 高速混料：將上述改性纖維和剩余各組分原料加入高速混合機(jī)，在轉(zhuǎn)速為100r/ min下攪拌12min，得到混合物料； (3) 熱壓成型：將混合物料加入熱壓定型機(jī)，在溫度為165°C、壓力為8Mpa下熱壓定型 120S，即可得到成型木塑復(fù)合材料； (4) 冷卻定型：成型木塑復(fù)合材料自然冷卻至室溫，即可得到木塑復(fù)合材料。
[0018] 實(shí)施例2 一種高性能木塑復(fù)合材料，由以下原料組成： 花生殼粉70kg、竹粉30kg、廢棄塑料70kg、環(huán)氧樹(shù)脂15kg、礦物纖維5kg、碳酸鎂晶須 6kg、納米碳酸媽6kg、馬來(lái)酸酐7kg、有機(jī)娃防水劑5kg、168抗氧化劑3kg、紅磷阻燃劑4kg 份和788光穩(wěn)定劑4kg。
[0019] 制備方法： (1) 改性預(yù)處理：將70kg花生殼粉、30kg竹粉、6kg納米碳酸媽和7kg馬來(lái)酸酐加入球 磨機(jī)，在轉(zhuǎn)速為l〇〇r/min下攪拌8min，得到改性纖維； (2) 高速混料：將上述改性纖維和剩余各組分原料加入高速混合機(jī)，在轉(zhuǎn)速為120r/ min下攪拌lOmin，得到混合物料； (3) 熱壓成型：將混合物料加入熱壓定型機(jī)，在溫度為170°C、壓力為8Mpa下熱壓定型 110S，即可得到成型木塑復(fù)合材料； (4) 冷卻定型：成型木塑復(fù)合材料自然冷卻至室溫，即可得到木塑復(fù)合材料。
[0020] 實(shí)施例3 一種高性能木塑復(fù)合材料，由以下原料組成： 花生殼粉70kg、竹粉40kg、廢棄塑料80kg、環(huán)氧樹(shù)脂20kg、礦物纖維4kg、碳酸鎂晶須 7kg、納米碳酸媽5kg、馬來(lái)酸酐8kg、有機(jī)娃防水劑3kg、168抗氧化劑4kg、紅磷阻燃劑5kg 份和788光穩(wěn)定劑2kg。
[0021] 制備方法： (1) 改性預(yù)處理：將70kg花生殼粉、40kg竹粉、5kg納米碳酸媽和8kg馬來(lái)酸酐加入球 磨機(jī)，在轉(zhuǎn)速為120r/min下攪拌5min，得到改性纖維； (2) 高速混料：將上述改性纖維和剩余各組分原料加入高速混合機(jī)，在轉(zhuǎn)速為100r/ min下攪拌12min，得到混合物料； (3) 熱壓成型：將混合物料加入熱壓定型機(jī)，在溫度為170°C、壓力為8Mpa下熱壓定型 100S，即可得到成型木塑復(fù)合材料； (4) 冷卻定型：成型木塑復(fù)合材料自然冷卻至室溫，即可得到木塑復(fù)合材料。
[0022] 實(shí)施例4 一種高性能木塑復(fù)合材料，由以下原料組成： 花生殼粉80kg、竹粉50kg、廢棄塑料90kg、環(huán)氧樹(shù)脂25kg、礦物纖維6kg、碳酸鎂晶須 6kg、納米碳酸媽6kg、馬來(lái)酸酐9kg、有機(jī)娃防水劑5kg、168抗氧化劑4kg、紅磷阻燃劑5kg 份和788光穩(wěn)定劑4kg。
[0023] 制備方法： (1) 改性預(yù)處理：將80kg花生殼粉、50kg竹粉、6kg納米碳酸媽和9kg馬來(lái)酸酐加入球 磨機(jī)，在轉(zhuǎn)速為l〇〇r/min下攪拌8min，得到改性纖維； (2) 高速混料：將上述改性纖維和剩余各組分原料加入高速混合機(jī)，在轉(zhuǎn)速為80r/min 下攪拌12min，得到混合物料； (3) 熱壓成型：將混合物料加入熱壓定型機(jī)，在溫度為175°C、壓力為6Mpa下熱壓定型 120S，即可得到成型木塑復(fù)合材料； (4) 冷卻定型：成型木塑復(fù)合材料自然冷卻至室溫，即可得到木塑復(fù)合材料。
[0024] 表1.本發(fā)明木塑復(fù)合材料的物理性能

【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高性能木塑復(fù)合材料，其特征在于，包括以下重量份數(shù)的原料： 花生殼粉60-80份、竹粉30-50份、廢棄塑料60-90份、環(huán)氧樹(shù)脂15-25份、礦物纖維 4-6份、碳酸鎂晶須5-7份、納米碳酸鈣4-6份、馬來(lái)酸酐6-9份、有機(jī)硅防水劑3-5份、168 抗氧化劑2-4份、紅磷阻燃劑3-5份和788光穩(wěn)定劑3-5份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高性能木塑復(fù)合材料，其特征在于：所述花生殼粉和竹粉 的粒徑為80-100目。3. -種如權(quán)利要求1或2所述高性能木塑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下 步驟： (1) 改性預(yù)處理：將60-80份花生殼粉、30-50份竹粉、4-6份納米碳酸鈣和6-9份馬來(lái) 酸酐加入球磨機(jī)，在轉(zhuǎn)速為80-120r/min下攪拌5-8min，得到改性纖維； (2) 高速混料：將上述改性纖維和剩余各組分原料加入高速混合機(jī)，在轉(zhuǎn)速為100-150 r/min下攪拌8-12min，得到混合物料； (3) 熱壓成型：將混合物料加入熱壓定型機(jī)，在溫度為165-175°C、壓力為6-8Mpa下熱 壓定型90-120S，即可得到成型木塑復(fù)合材料； (4) 冷卻定型：成型木塑復(fù)合材料自然冷卻至室溫，即可得到木塑復(fù)合材料。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高性能木塑復(fù)合材料及其制備方法，包括以下重量份的組份：花生殼粉60-80份、竹粉30-50份、廢棄塑料60-90份、環(huán)氧樹(shù)脂15-25份、礦物纖維4-6份、碳酸鎂晶須5-7份、納米碳酸鈣4-6份、馬來(lái)酸酐6-9份、有機(jī)硅防水劑3-5份、168抗氧化劑2-4份、紅磷阻燃劑3-5份和788光穩(wěn)定劑3-5份。制備方法包括改性預(yù)處理、高速混料、熱壓成型、冷卻定型工藝步驟。本發(fā)明得到的木塑復(fù)合材料抗壓強(qiáng)度高、耐磨性強(qiáng)、成本降低、熱變形溫度高等優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明還具有加工工藝簡(jiǎn)單、加工時(shí)間短、成本低等優(yōu)點(diǎn)，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
【IPC分類】C08K13/04, C08L101/00, C08L97/02, C08K3/02, C08K7/08, C08K3/26, C08K5/526, C08K5/54, C08L63/00, C08K7/04
【公開(kāi)號(hào)】CN105038283
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510495398
【發(fā)明人】許超群
【申請(qǐng)人】許超群
【公開(kāi)日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年8月13日