CN101367975A - 一种木塑复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种木塑复合材料及其制备方法，所述的复合材料包含以下物质及重量份：100份回收塑料粒子，80－100份竹粉，80－100份无机填料、1－2.5份硅烷偶联剂、1－2.5份钛酸酯偶联剂、1－5份相容剂、8－10份润滑剂、1－2份功能助剂，本发明与现有技术相比，综合无机填料和竹纤维的优点，降低传统木塑配方中植物纤维用量、提高无机填料用量，所制成复合材料的韧性和刚性提高、吸水率下降、成型收缩率减小，减少废旧塑料及植物纤维对环境污染。

Description

一种木塑复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于木塑复合材料及其制备方法，特别属于低吸水率木塑复合材料及其制备方法。
背景技术
塑钢型材木质感很差，木塑型材的木质感强，吸水率小于人造板，防腐效果优于木材，但普通的木塑型材很难在水中长期使用。而我国每年产生大量的废旧塑料和植物纤维，由于塑料为高分子物质，因此不容易分解，且分解时产生有毒物质，废旧植物纤维燃烧会造成大气污染，造成环境污染。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种吸水率低的木塑复合材料。
本发明所要解决的第二个技术问题是上述木塑复合材料的制备方法。
本发明解决技术问题的技术方案为：一种木塑复合材料，所述的复合材料包含以下物质及重量份：
回收塑料粒子                100份
竹粉                        80-100份
无机填料                    80-100份
硅烷偶联剂                  1-2.5份
钛酸酯偶联剂                1-2.5份
相容剂                      1-5份
润滑剂                      8-10份
功能助剂                    1-2份
所述的回收塑料粒子制备方法为：将回收塑料经破碎机破碎成10-20目的粉料后，用水进行清洗，清洗过的粉料在挤出机中挤出、除水、拉丝，经冷却、切割制得回收塑料粒子。
所述的塑料为PP、PE或HDPE一种或数种的混合物。
所述的竹粉的制备方法为：废旧竹子下脚料经过破碎机粉碎、磨机磨成30-80目的粉末，制得竹粉，竹粉在带导热油升温的混合机中干燥至含水率重量浓度小于2％。
所述的无机填料为碳酸钙、滑石粉一种或数种的混合物，无机填料的粒径小于0.01μm。
所述的相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐、乙烯-丙烯酸共聚物、聚丙烯接枝马来酸酐一种或数种的混合物。
所述的润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸钙、乙撑双硬脂酸酰胺一种或数种的混合物。
所述的功能助剂包括抗氧剂和紫外线吸收剂。
本发明的制备方法依次包括下述操作步骤
a)将经无机填料升温至90-95℃加入钛酸酯偶联剂，混合4-6min出料备用。
b)将竹粉升温至100-105℃，加入硅烷偶联剂，混合4-6min，加入处理无机填料，混合均匀；加入塑料、润滑剂、功能助剂，混合至120-125℃出料至冷混中，冷混至60-65℃出料，制成专用预混料；
c)将专用预混料送入挤出机造粒，所述的造粒机为平行双螺杆挤出机，其工艺条件为：机筒温度为140-180℃，螺杆转速为200-250rpm；
d)将造出的粒子送入成型机制得型材，所述的成型机为锥形双螺杆木塑型材挤出机，机筒温度为160-200℃，螺杆转速为10-25rpm。
e)成型的型材经冷却定型、定长切割制得成品。
本发明中，无机填料刚性好，成型收缩率小，表面有极性基团的特点，利用钛酸酯偶联剂进行处理，降低极性，提高与塑料的相容性；竹粉的致密性好、吸水小、力学性能好，故本发明选用竹粉作植物纤维，并用硅烷偶联剂对竹粉表面进行改性处理，使其极性下降，吸水性降低；相容剂一端与竹粉、无机填料表面反应，另一端与塑料基体相容性好，从而提高了竹粉和塑料的界面结合，提高复合材料性能。
本发明与现有技术相比，综合无机填料和竹纤维的优点，降低传统木塑配方中植物纤维用量、提高无机填料用量，所制成复合材料的韧性和刚性提高、吸水率下降、成型收缩率减小，减少废旧塑料及植物纤维对环境污染。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步地说明。
本发明的硅烷偶联剂型号为A-174，由南京曙光化工有限公司生产。
钛酸酯偶联剂型号为KR-TTS，由南京曙光化工有限公司生产。
聚乙烯接枝马来酸酐型号为HAD-14，由柏晨高分子材料有限公司生产。
所述的抗氧剂1010由徐州万和化学工业有限公司生产。
所述的由紫外线吸收剂UV531由南通金康泰化工有限公司生产。
实施例1：
取下列重量份的原料：
回收HDPE                100份
竹粉                    90份
碳酸钙                  100份
硅烷偶联剂              1.5份
钛酸酯偶联剂               1.2份
聚乙烯接枝马来酸酐         6份
聚乙烯蜡                   3.5份
乙撑双硬脂酸酰胺           7份
硬脂酸钙                   4份
抗氧剂1010                 0.6份
紫外线吸收剂UV531          0.6份
具体制备按下列步骤进行：
a)将CaCO3升温至90℃加入钛酸酯偶联剂混合4-5min，出料备用。
b)将竹粉升温至100℃加入硅烷偶联剂并混合4-5min；加入步骤a所制得的碳酸钙，混合均匀；加入配方中剩余原料，升温至130℃出料至冷混中，冷混至60℃出料，制成专用预混料。
c)将专用预混料送入平行双螺杆挤出机中造粒，该机螺杆转速为200rpm，料筒温度150-180℃。
d)造出的粒子在锥形双螺杆挤出机中通过模具挤出型材，型坯出口模后冷却定型。挤出机的螺杆转速15rpm，机筒温度为165-180℃，模具温度160℃。
e)根据需要定长切割。
f)按木塑安装方法，组装各种型材。
实施例2：
除原料的配比为以下重量份：
回收PP                 100份
竹粉                   95份
滑石粉                 95份
硅烷偶联剂               1.6份
钛酸酯偶联剂             1份
聚丙烯接枝马来酸酐       4份
乙撑双硬脂酸酰胺         8份
硬脂酸钙                 4份
硬脂酸                   2份
抗氧剂1010               0.6份
紫外线吸收剂UV531        0.6份
外，其余与实施例1相同。
实施例3：
除原料的配比为以下重量份：
回收PE                    50份
回收PP                    50份
竹粉                      100份
滑石粉                    90份
硅烷偶联剂                1.5份
钛酸酯偶联剂              1.5份
聚丙烯接枝马来酸酐        3份
乙撑双硬脂酸酰胺          8份
硬脂酸                    3份
抗氧剂1010                0.6份
紫外线吸收剂UV531         0.6份
外，其余与实施例1相同。
本发明的24h吸水率、极限吸水率、耐沸水性、静曲强度、弯曲模量、简支梁无缺口冲击强度、邵氏硬度、握螺钉力均按照GB17657-1999的标准进行检测。
实施例1-3的检测结果如表1所示：
表1：
 
项目 实施例1 实施例2 实施例3
24h吸水率(％) 0.12 0.13 0.15
极限吸水率(％) 0.35 0.38 0.4
耐沸水质量增加百分率(％) 0.21 0.23 0.25
静曲强度(MPa) 35 38 37
弯曲模量(MPa) 4700 4810 4730
简支梁无缺口冲击强度(KJ/m2) 42 40 43
邵氏硬度(HRR) 89 87 85
握螺钉力(N) 3800 3850 3830
通过上表可以看出经过改性的竹粉、无机填料表面极性降低，吸水率下降，与塑料相容性好，力学性能优异。用本配方造出的粒子在形状复杂的模具上挤出，中空孔的形状规则，成型收缩小、尺寸稳定性好。

Claims (9)

1.一种木塑复合材料，其特征在于：所述的复合材料包含以下物质及重量份：
回收塑料粒子            100份
竹粉                    80-100份
无机填料                80-100份
硅烷偶联剂              1-2.5份
钛酸酯偶联剂            1-2.5份
相容剂                  1-5份
润滑剂                  8-10份
功能助剂                1-2份。
2.根据权利要求1所述的一种木塑复合材料，其特征在于：
所述的回收塑料粒子制备方法为：将回收塑料经破碎机破碎成10-20目的粉料后，用水进行清洗，清洗过的粉料在挤出机中挤出、除水、拉丝，经冷却、切割制得回收塑料粒子。
3.根据权利要求2所述的一种木塑复合材料，其特征在于：所述的塑料为PP、PE或HDPE一种或数种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种木塑复合材料，其特征在于：
所述的竹粉的制备方法为：废旧竹子下脚料经过破碎机粉碎、磨机磨成30-80目的粉末，制得竹粉；竹粉在带导热油升温的混合机中干燥至含水率的重量浓度小于2％。
5.根据权利要求1所述的一种木塑复合材料，其特征在于：、所述的无机填料为碳酸钙、滑石粉一种或数种的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种木塑复合材料，其特征在于：
所述的相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐、乙烯-丙烯酸共聚物、聚丙烯接枝马来酸酐一种或数种的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种木塑复合材料，其特征在于：所述的润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸钙、乙撑双硬脂酸酰胺一种或数种的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种木塑复合材料，其特征在于：所述的功能助剂包括抗氧剂和紫外线吸收剂。
9.权利要求1所述的一种木塑复合材料的制备方法，其特征在于：依次包括下述操作步骤
a)将经无机填料升温至90-95℃加入钛酸酯偶联剂，混合4-6min出料备用；
b)将竹粉升温至100-105℃，加入硅烷偶联剂，混合4-6min，加入处理无机填料，混合均匀；加入塑料、润滑剂、功能助剂，混合至120-125℃出料至冷混中，冷混至60-65℃出料，制成专用预混料；
c)将专用预混料送入挤出机造粒，所述的造粒机为平行双螺杆挤出机，其工艺条件为：机筒温度为140-180℃，螺杆转速为200-250rpm；
d)将造出的粒子送入成型机制得型材，所述的成型机为锥形双螺杆木塑型材挤出机，机筒温度为160-200℃，螺杆转速为10-25rpm；
e)成型的型材经冷却定型、定长切割制得成品。
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