CN101698728A - 光亮型可注塑木塑复合材料及制备方法 - Google Patents

光亮型可注塑木塑复合材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

一种光亮型可注塑木塑复合材料及制备方法，属木塑复合材料及制备方法。该木塑复合材料按质量份数：再生的PP或HDPE 50-70，木粉30～50，纳米吸附剂5.0～10.0，表面活性剂5.0～10.0，超级润滑剂1.0-2.0，钛酸酯偶联剂1.0-2.0，聚乙烯蜡0.5～5.0，硬脂酸或其盐的用量为2.0～5.0；分子量在0.5～3.0万的马来酸酐接枝的PE或PP 5.0～15。将木粉与纳米吸附剂高速1500～2500转/分混合10-15分钟后，加入钛酸酯偶联剂后再高速1500～2500转/分混合5-6分钟，最后加入其他物料，经高速1500～2500转/分混合20～30分钟、低速300～600转/分混合5～10分钟后，得到预混料。预混料经挤出机挤出造粒后，得到光亮型可注塑木塑复合材料。 该木塑复合材料具有表面光泽度高、高温流动性能好、强度及韧性高、成本低等特点，可广泛替代塑料，用于复杂形状制品的生产。

Description

光亮型可注塑木塑复合材料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种光亮型可注塑木塑复合材料及制备方法，具体说明是一种注塑级木塑复合材料及制备方法。
背景技术
目前国内外木塑复合材料的成型工艺主要有如下2种方式。
1、挤出成型
将塑料粒子和木粉以及添加剂混合后送入挤出机中进行熔融共混，挤出成型。该工艺只能成型截面形状一定的型材制品。
2、模压成型
先将塑料粒子和木粉以及添加剂混合后送入挤出造粒机中进行造粒，制备木塑粒子。然后将木塑粒子充填到闭合模具中，加热、加压成型。存在的主要问题是只能成型形状简单的板材类制品。
现有的成型工艺无法用于成型复杂形状的制品，主要原因是而且由于木粉的添加量过高，材料的高温流动性差，加工性能不理想，制品的力学性能很差，表面质量不理想。通过降低木粉的添加量虽然可以提高流动性，成型形状相对复杂的制品。
然而，由于木粉表面大量极性羟基的存在，使得木粉具有较强的吸水特性。普通的木粉通过加热烘干等措施，可以在一定程度上降低含水率。然而，要将木粉的含水率控制在0.5％以下将十分困难。众所周知，当木粉烘干到接近干燥时，极易发生粉尘爆炸现象，给生产加工带来安全隐患。因此，通过普通的干燥工艺去除木粉中的水分不仅难以实现，而且会大大增加生产成本。
此外，即使可以将木粉中的水分控制在0.5％以下，其复合材料所注塑得到的制品表面仍然存在较严重的“水斑”现象，大大影响制品的表面质量，无法用于生产高质量的注塑产品。
发明内容
本发明要解决的是如何减少或消除木粉中的水分，使其可以用于注塑木塑复合材料的生产，改善现有木塑复合材料存在的表面光洁度差、强度低、脆性大、不能注塑等问题。
本发明采用如下技术方案生产注塑级木塑复合材料：
1、选用纯度大于98％、粒径100-500nm的超细氧化钙粉末，与木粉进行高速混合。一方面利用氧化钙粉末较强的吸水特性吸收木粉中的水分；此外，氧化钙吸水后生成氢氧化钙，利用其碱性特性，能够将木粉表面的胶质等溶解，提高木粉与树脂基体之间的相容性和界面结合力。
2、采用下列原料按质量份数混合而成：粒度为100～200目的木粉，其用量为30～50质量份；再生的PP或HDPE，其用量为50～70质量份；聚乙烯蜡0.5～5.0质量份；硬脂酸或其盐，其用量1.0～5.0质量份；分子量在0.5～3.0万之间的马来酸酐接枝的PE或PP，其用量为5.0～20.0质量份；钛酸酯偶联剂，其用量为1.0～2.0质量份；纳米吸附剂，其用量为5.0～10.0质量份；表面活性剂，其用量为5.0～10.0质量份；超级润滑剂，其用量为1.0～2.0质量份。
3、先将木粉与纳米氧化钙高速(1500～2500转)混合10-15分钟后，加入钛酸酯偶联剂后高速(1500～2500转)混合5-6分钟。
4、加入其他物料后，将上述物料经高速(1500～2500转)、低速(300～600转/分)混合20～30分钟、5～10分钟后，得到预混料。
5、上述预混料经挤出机挤出造粒后，可得到光亮型可注塑木塑复合材料专用料。
本发明所制得的木塑复合材料专用料具有优良的高温流动性能，成型加工性能好，成本低廉，可直接采用注塑的方法成型加工，产品表面光亮，无水斑现象。突破了传统木塑复合材料只能采用挤出或模压成型的局限。产品挤出无炭化，表面光泽度高，产品具有极好的强度及韧性，耐冲击性能高、木质感强、阻燃等特点。能广泛用于复杂形状制品的生产，例如汽车、机械、电子、电器、工艺品等领域。
经检测，采用本发明所述之配方及工艺制得的木塑复合材料的性能如下：
比重                  1.1～1.2
断裂伸长率            5～10％
抗拉模量              1.0～2.0GPa
抗拉强度              20～35MPa
抗弯模量              1.2～3.0GPa
抗弯强度              25～40MPa
无缺口Izod冲击强度    150～180J/m
熔融指数              2.0～20.0g/10min
表面质量              无斑纹、气孔、泛白
具体实施方式：
实施例1：
(1)工艺过程
工艺配方
①粒度为100的木粉                         30质量份；
②再生的PP                                70质量份；
③聚乙烯蜡                                2.5质量份；
④硬脂酸锌                                5.0质量份；
⑤分子量为1.0～1.5万的马来酸酐接枝的PP    7.0质量份；
⑥钛酸酯偶联剂                            1.5质量份；
⑦纳米氧化钙                              5.0质量份；
⑧表面活性剂                              10.0质量份；
⑨超级润滑剂                              1.8质量份。
先将木粉与纳米氧化钙高速(1800～2000转)混合15分钟后，加入钛酸酯偶联剂后高速(1800～2000转)混合5-6分钟。加入其他物料后，将上述物料经高速(1800～2000转)、低速(400～500转/分)混合25分钟、8分钟后，得到预混料。
(2)实施效果
所得材料的性能如下：
比重                  1.12
断裂伸长率            6.5％
抗拉模量              1.75GPa
抗拉强度              26.5MPa
抗弯模量              2.23GPa
抗弯强度              32.4MPa
无缺口Izod冲击强度    168J/m
熔融指数              6.8g/10min
表面质量              无斑纹、气孔、泛白。
实施例2：
(1)工艺过程
工艺配方
①粒度为200目的木粉        40质量份；
②再生的HDPE               60质量份；
③聚乙烯蜡                                    0.5质量份；
④硬脂酸                                      3.0质量份；
⑤分子量在2.5～3.0万之间的马来酸酐接枝的PE    15.0质量份；
⑥钛酸酯偶联剂                                2.0质量份。
⑦纳米吸附剂                                  10.0质量份；
⑧表面活性剂                                  5.0质量份；
⑨超级润滑剂                                  2.0质量份。
先将木粉与纳米氧化钙高速(1500～1700转)混合10-15分钟后，加入钛酸酯偶联剂后高速(1500～1700转)混合5-6分钟。加入其他物料后，将上述物料经高速(1500～1700转)、低速(500～600转/分)混合30分钟、10分钟后，得到预混料。
(2)实施效果
所得材料的性能如下：
比重                  1.10
断裂伸长率            9.6％
抗拉模量              1.22GPa
抗拉强度              22.2MPa
抗弯模量              1.80GPa
抗弯强度              27.8MPa
无缺口Izod冲击强度    176J/m
熔融指数              12.8g/10min
表面质量              无斑纹、气孔、泛白。
实施例3：
(1)工艺过程
工艺配方
①粒度为160～200目的木粉                      50质量份；
②再生的PP                                    50质量份；
③聚乙烯蜡                                    5.0质量份；
④硬脂酸                                      2.0质量份；
⑤分子量在2.0～2.8万之间的马来酸酐接枝的PP    5.0质量份；
⑥钛酸酯偶联剂                                1.0质量份。
⑦纳米吸附剂                                  8.0质量份；
⑧表面活性剂    7.0质量份；
⑨超级润滑剂    1.0质量份。
先将木粉与纳米氧化钙高速(2200～2400转)混合15分钟后，加入钛酸酯偶联剂后高速(2200～2500转)混合6分钟。加入其他物料后，将上述物料经高速(2000～2200转)、低速(300～500转/分)混合25分钟、5分钟后，得到预混料。
(2)实施效果
所得材料的性能如下：
比重                  1.18
断裂伸长率            7.3％
抗拉模量              1.80GPa
抗拉强度              28.5MPa
抗弯模量              2.45GPa
抗弯强度              35.7MPa
无缺口Izod冲击强度    157J/m
熔融指数              18.2g/10min
表面质量              无斑纹、气孔、泛白。

Claims (5)

1.一种光亮型可注塑木塑复合材料，包括如下组成：
(1)聚乙烯蜡                0.5～5.0质量份；
(2)硬脂酸或其盐            2.0～5.0质量份；
(3)分子量在0.5～3.0之间的马来酸酐接枝的PE或PP    5.0～15.0质量份；
其特征在于还包括：
(4)钛酸酯偶联剂            1.0～2.0质量份；
(5)粒度为100～200目的木粉  30～50质量份；
(6)再生的PP或HDPE          50～70质量份；
(7)纳米吸附剂              5.0～10.0质量份；
(8)表面活性剂              5.0～10.0质量份；
(9)超级润滑剂              1.0～2.0质量份。
2.如权利要求1所述的光亮型可注塑木塑复合材料，其特征在于所用纳米吸附剂为粒径100-500nm的纳米氧化钙粉末，其纯度大98％。
3.如权利要求1所述的光亮型可注塑木塑复合材料，其特征在于所用表面活性剂为长链烷基与聚醚共改性硅油。
4.如权利要求1所述的光亮型可注塑木塑复合材料，其特征在于所用超级润滑剂为超高分子量硅酮加工助剂。
5.一种制备如权利要求1所述的光亮型可注塑木塑复合材料的方法，其特征在于先将木粉与纳米氧化钙粉末按质量份经高速1500～2500转/分混合10-15分钟后，按质量份加入钛酸酯偶联剂后高速1500～2500转/分混合5-6分钟，最后按质量份加入其余物料，经高速1500～2500转/分混合20～30分钟后，再经低速300～600转/分混合5～10分钟后，得到预混料，将该预混料经挤出机挤出造粒后，直接采用注塑工艺方法成型加工成光亮型可注塑木塑复合材料。
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