一種高密度聚乙烯復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于木塑復(fù)合材料領(lǐng)域，松樹皮粉部分或者全部替代木粉制造落葉松樹皮 /木粉/高密度聚乙締復(fù)合材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 木塑復(fù)合材料作為性能優(yōu)良的材料得到了快速的發(fā)展。木材作為木塑復(fù)合材料中 重要的組成部分，木材的需求量也在與日俱增。我國的森林資源有限，隨著我國天保工程的 實(shí)施，木材的供應(yīng)量在逐年減少，價(jià)格在不斷增加，木塑生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)成本也在增加，所 W，用木質(zhì)或者非木質(zhì)加工剩余物全部或者部分替代木粉填充熱塑性樹脂生產(chǎn)木塑復(fù)合材 料，成為理想選擇，不僅為企業(yè)降低了生產(chǎn)成本，也為運(yùn)些加工剩余物找到了利用的途徑。
[0003] 落葉松是我國蓄積量較大的樹種之一，制材廠和膠合板廠每年都剩余大量的樹 皮，除少量用于制作拷膠或膠粘劑填充物外，其余大部分都被扔掉或燒掉。關(guān)于落葉松樹皮 的利用，有W下幾個(gè)方面：
[0004] 人造板方面。王戈等人對(duì)落葉松樹皮用于人造板方面做了初步的探索研究。畢克 新等將落葉松樹皮與聚苯乙締等高分子材料復(fù)合制造保溫材料，并且達(dá)到了保溫性能的要 求，但落葉松樹皮的加入量有限，加入過量，會(huì)影響材料的保溫性能和增加制品的重量。教 宇佳等人用脈醒膠作為膠黏劑，壓制落葉松創(chuàng)花板，靜曲強(qiáng)度比較低，不能用作承重之用。 劉一楠等采用酪醒樹脂膠黏劑，制備了落葉松樹皮板。直接用落葉松樹皮壓制板材，力學(xué)性 能達(dá)不到實(shí)際使用要求。當(dāng)加入一定量的木質(zhì)剩余物時(shí)，采用酪醒膠壓制板材，力學(xué)性能才 能達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的要求，成本優(yōu)勢就不顯著了。 陽〇化]制膠方面，國振等通過將落葉松樹皮進(jìn)行熱解，得到熱解油，將熱解油部分代替苯 酪制備熱解油-酪醒樹脂膠黏劑，但穩(wěn)定性不如酪醒樹脂。滕玉輝等人將落葉松樹皮粉改 性酪醒樹脂膠黏劑，可W降低制膠成本40%。但由于制膠工藝太過繁瑣，還有待進(jìn)一步完 善。
[0006] 其他方面。劉嘩等人用超聲波等輔助手段提取落葉松樹皮中的原花青素，提取率 達(dá)到1.0512%。黃胡潤等人將落葉松樹皮通過改性手段制備生物質(zhì)吸油材料，并且運(yùn)種生 物質(zhì)材料可重復(fù)利用。杜曉等人用含水乙醇提取落葉松樹皮，制備了醇溶性紅色素，具有較 高的物化穩(wěn)定性和良好地著色性。但是落葉松樹皮被提取了有效成分后會(huì)產(chǎn)生廢渣，不能 充分利用。
[0007] 落葉松樹皮用于木塑復(fù)合材料特別是用于擠出生產(chǎn)木塑復(fù)合材料的研究尚未見 諸報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明將落葉松樹皮粉部分或全部替代木粉作為填料，W高密度聚乙締為基體， 通過雙螺桿擠出方式制備出木塑復(fù)合材料，不僅可W降低木塑制造成本而且易于實(shí)現(xiàn)連續(xù) 生產(chǎn)，為落葉松樹皮粉的利用提供一種途徑。
[0009]本發(fā)明中一種高密度聚乙締復(fù)合材料是由落葉松樹皮粉、木粉、高密度聚乙締 (皿PE)、馬來酸酢接枝聚乙締（MA陽）、石蠟和聚乙締蠟制成的，其中每100重量份原料由 60~10份落葉松樹皮粉、0~50份木粉、36份高密度聚乙締（皿PE)、4份馬來酸酢接枝聚 乙締（MAP巧組成，石蠟占落葉松樹皮粉、木粉、高密度聚乙締和馬來酸酢接枝聚乙締總重 量的1%，聚乙締蠟占落葉松樹皮粉、木粉、高密度聚乙締和馬來酸酢接枝聚乙締總重量的 1%;其制備方法是按下述步驟進(jìn)行的：
[0010] 步驟一、分別稱取落葉松樹皮粉、木粉、高密度聚乙締（皿PE)、馬來酸酢接枝聚乙 締（MAPE)、石蠟和聚乙締蠟后倒入高速混合機(jī)中，在溫度為86°C下高速混合3分鐘（將原 料混合均勻）；
[0011] 步驟二、然后倒入雙螺桿擠出機(jī)中造粒；
[0012] 步驟=、造粒完畢之后，冷卻后粉碎，然后置于單螺桿擠出機(jī)，待單螺桿擠出機(jī)到 達(dá)設(shè)定的溫度時(shí)，單螺桿轉(zhuǎn)速為lOr/min，擠出木塑復(fù)合材料。
[0013] 步驟二造粒溫度設(shè)定7個(gè)溫度區(qū)，1區(qū)至7區(qū)的溫度分別為145°c、150°c、16(rc、 168°C、168°C、160°C、150°C，喂料速度12轉(zhuǎn)/分鐘，雙螺桿轉(zhuǎn)速60轉(zhuǎn)/分鐘
[0014] 步驟S單螺桿擠出機(jī)的溫度設(shè)定為：1區(qū)：145°C，2區(qū)：155°C，3區(qū)：168°C，4區(qū)： 168°C;機(jī)頭溫度：5 區(qū)（上）：165°C，6 區(qū)（左）：165°C，7 區(qū)（下）：165°C，8 區(qū)（右）： 165°C巧、6、7和8區(qū)都是機(jī)頭溫度）。
[0015] 本發(fā)明中使用石蠟和聚乙締蠟增加烙體在擠出機(jī)中潤滑作用同時(shí)增加材料的防 水性。
[0016] 本發(fā)明將落葉松樹皮粉部分或全部替代木粉作為填料，獲得產(chǎn)品的力學(xué)性能與木 粉的高密度聚乙締復(fù)合材料接近。
[0017] 本發(fā)明使用廢棄的落葉松樹皮為原料，變廢為寶，同時(shí)將成本大大降低；木粉市售 價(jià)格大約是1000元/噸，落葉松樹皮粉市售價(jià)格大約是700元/噸。
[0018] 木塑復(fù)合材料的顏色比較單一，需要通過加入鐵紅或者碳黑等染色劑使其顯示出 紅色或者黑色來呈現(xiàn)裝飾效果。落葉松樹皮粉本身呈紅色，本發(fā)明原料中使用了落葉松樹 皮粉，經(jīng)過擠出工藝中高溫過程處理后高密度聚乙締復(fù)合材料顏色接近鐵紅色甚至更深的 顏色。因沒有使用染色劑，故成本降低同時(shí)還增加了裝飾效果。
[0019] 本發(fā)明的制備方法具有操作簡便，產(chǎn)品易成型，具有連續(xù)化生產(chǎn)，效率更高優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
【具體實(shí)施方式】 [0020] 一：本實(shí)施方式中高密度聚乙締復(fù)合材料的制備方法是按下述步驟 進(jìn)行的：
[0021] 步驟一、分別稱取落葉松樹皮粉、木粉、高密度聚乙締（皿PE)、馬來酸酢接枝聚乙 締（MAPE)、石蠟和聚乙締蠟后倒入高速混合機(jī)中，在溫度為86°C下高速混合3分鐘；
[0022] 步驟二、然后倒入雙螺桿擠出機(jī)中造粒；
[0023] 步驟=、造粒完畢之后，待造完的粒冷卻后再在粉碎機(jī)中粉成小顆粒，然后置于單 螺桿擠出機(jī)，待單螺桿擠出機(jī)到達(dá)設(shè)定的溫度時(shí)，單螺桿轉(zhuǎn)速為lOr/min，擠出木塑復(fù)合材 料。
[0024] 配方見表1 : 陽O巧]表1復(fù)合材料配方（重量份）
[0026]
[0027] 步驟二造粒溫度段設(shè)定如下：
[0028] 1區(qū) 2區(qū) 3區(qū) 4區(qū) 5區(qū) 6區(qū) 7區(qū) 145'C150'巳 160'巳]68'巳 168'巳 160'巳 150'巳
[0029] 雙螺桿轉(zhuǎn)速為：6化/min
[0030] 喂料速度為：1化/min
[0031] 步驟S單螺桿擠出機(jī)的溫度設(shè)定為：1區(qū)：145°C，2區(qū)：155°C，3區(qū)：168°C，4區(qū)： 168°C，機(jī)頭溫度：5區(qū)（上）：165°C，6區(qū)（左）：165°C，7區(qū)（下）：165°C，8區(qū)（右）：165°C。
[0032] 復(fù)合材料力學(xué)性能比對(duì)，見表2:
[0033] 表2各配方力學(xué)性能表：
[0034]

[0035]表I是復(fù)合材料各原料的比例，配方I為比對(duì)配方（未加落葉松樹皮粉），配方2， 3,4, 5中木粉被落葉松樹皮粉部分替代后，材料力學(xué)性能基本符合承重類木塑復(fù)合材料要 求，比如地板或者護(hù)欄。配方6, 7力學(xué)性能相對(duì)較低，可W用來做地腳線，裝飾效果更佳。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高密度聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于一種高密度聚乙烯復(fù)合材料是由落葉松樹 皮粉、木粉、高密度聚乙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯、石蠟和聚乙烯蠟制成的，其中每100重量 份原料由60~10份落葉松樹皮粉、0~50份木粉、36份高密度聚乙烯、4份馬來酸酐接枝聚 乙烯組成，石蠟占落葉松樹皮粉、木粉、高密度聚乙烯和馬來酸酐接枝聚乙烯總重量的1 %， 聚乙烯蠟占落葉松樹皮粉、木粉、高密度聚乙烯和馬來酸酐接枝聚乙烯總重量的1%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高密度聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于每100重量份原料由 10份落葉松樹皮粉、50份木粉、36份高密度聚乙烯、4份馬來酸酐接枝聚乙烯組成。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高密度聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于每100重量份原料由 20份落葉松樹皮粉、40份木粉、36份高密度聚乙烯、4份馬來酸酐接枝聚乙烯組成。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高密度聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于每100重量份原料由 30份落葉松樹皮粉、30份木粉、36份高密度聚乙烯、4份馬來酸酐接枝聚乙烯組成。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高密度聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于每100重量份原料由 40份落葉松樹皮粉、20份木粉、36份高密度聚乙烯、4份馬來酸酐接枝聚乙烯組成。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高密度聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于每100重量份原料由 50份落葉松樹皮粉、10份木粉、36份高密度聚乙烯、4份馬來酸酐接枝聚乙烯組成。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高密度聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于每100重量份原料由 60份落葉松樹皮粉、36份高密度聚乙烯、4份馬來酸酐接枝聚乙烯組成。8. 如權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述一種高密度聚乙烯復(fù)合材料的制備方法， 其特征在于前述的制備方法是按下述步驟進(jìn)行的： 步驟一、分別稱取落葉松樹皮粉、木粉、高密度聚乙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯、石蠟和聚 乙烯蠟后倒入高速混合機(jī)中，在溫度為86°C下高速混合3分鐘； 步驟二、然后倒入雙螺桿擠出機(jī)中造粒； 步驟三、造粒完畢之后，冷卻后粉碎，然后置于單螺桿擠出機(jī)，待單螺桿擠出機(jī)到達(dá)設(shè) 定的溫度時(shí)，單螺桿轉(zhuǎn)速為l〇rpm，擠出木塑復(fù)合材料。9. 如權(quán)利要求8所述一種高密度聚乙稀復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟二造粒 溫度設(shè)定7個(gè)溫度區(qū)，1區(qū)至7區(qū)的溫度分別為145°C、150°C、160°C、168°C、168°C、160°C、 150 °C，喂料速度12轉(zhuǎn)/分鐘，雙螺桿轉(zhuǎn)速60轉(zhuǎn)/分鐘。10. 如權(quán)利要求8所述一種高密度聚乙稀復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟三單 螺桿擠出機(jī)的溫度設(shè)定為區(qū)：145°C，2區(qū)：155°C，3區(qū)：168°C，4區(qū)：168°C，機(jī)頭溫度：5 區(qū)上：165°C，6 區(qū)左：165°C，7 區(qū)下：165°C，8 區(qū)右：165°C。
【專利摘要】一種高密度聚乙烯復(fù)合材料及其制備方法，屬于木塑復(fù)合材料領(lǐng)域。本發(fā)明將落葉松樹皮粉部分或全部替代木粉作為填料，以高密度聚乙烯為基體，通過雙螺桿擠出方式制備出木塑復(fù)合材料，不僅可以降低木塑制造成本而且易于實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，為落葉松樹皮粉的利用提供一種途徑。本發(fā)明所述復(fù)合材料是由落葉松樹皮粉、木粉、高密度聚乙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯、石蠟和聚乙烯蠟制成的。制備方法：步驟一、稱取，高速攪拌混合；二、然后倒入雙螺桿擠出機(jī)中造粒；三、粉碎，然后置于單螺桿擠出機(jī)，待單螺桿擠出機(jī)到達(dá)設(shè)定的溫度時(shí)，單螺桿轉(zhuǎn)速為10r/min，擠出木塑復(fù)合材料。本發(fā)明用來制作地板或者護(hù)欄、地腳線等。
【IPC分類】C08L23/06, C08L97/02, C08L91/06, C08L51/06, B29C47/92
【公開號(hào)】CN105153729
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510679759
【發(fā)明人】黃海兵, 張冬梅, 呂蕾, 王赫昱, 顧顏, 高鵬, 楊亮慶, 王厚軍
【申請(qǐng)人】黑龍江省木材科學(xué)研究所
【公開日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年10月19日