CN101760037B - 完全降解的植物粉改性热塑性复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了完全降解的植物粉改性热塑性复合材料及其制备方法。由如下重量份组分组成：降解热塑性树脂100；植物粉1～400；分散剂0.1～40；冲击改性剂0.5-60；无机填料0～40；稳定剂0.1～10。本发明的可降解热塑性树脂具有与通用塑料聚乙烯、聚丙烯相似的理化性能，具有良好的加工性能，可与植物粉等共混制备热塑性木塑复合材料。所得热塑性木塑复合材料可在自然环境中广泛存在的细菌、放线菌等微生物的作用下，完全降解，最终分解成二氧化碳和水。本发明的复合材料与木材相比，具有耐用、尺寸稳定性好、易成型、吸水性小、耐腐蚀；与塑料相比具有成本低、刚性高的特点。可用于生产电视机、音响、复印机、打印机等电器外壳，也可以用于其它注射用制件。

Description

完全降解的植物粉改性热塑性复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及木塑复合材料及其制备技术。

背景技术

木塑复合材料是利用植物粉和热塑性塑料为主要原料，加入一定量的添加剂后，经混合和挤出机加工后形成的一种新型复合材料。该材料可以缓解石油用量，同时大量使用了废弃的木屑粉，该材料的研制既能缓解现代社会对石油资源的消耗，又能减少木材资源的消耗，是保护环境和降低能耗的有效手段。木塑复合材料与木材相比，具有耐用、尺寸稳定性好、易成型、吸水性小、耐腐蚀；与塑料相比具有成本低、刚性高的特点。

木塑材料所用的植物粉包括木屑粉、果壳粉、竹粉、秸杆粉、糠壳粉、其它农作物或植物茎叶粉等，其来源十分广阔且价格低廉，充分利用这些材料本身就是治理环境美化环境的的一种途径。

现有的木塑复合材料主要以普通热塑性树酯为主要材料，如聚乙烯、聚丙烯、改性聚氯乙烯、改性聚苯乙烯等通用树酯，这些树酯属于难降解材料，在使用后废弃后很难分解或不分解，这些树酯大量使用对环境造成污染。

发明内容

本发明的目的主要针对现有技术的不足，提供一种能完全降解的植物粉改性热塑性木塑复合材料。

本发明的另一个目的是提供上述木塑复合材料的制备方法。

本发明的进一步目的是提供上述木塑复合材料在生产电器外壳中的应用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种完全降解的植物粉改性热塑性木塑复合材料，由如下组分组成：

降解热塑性树酯    100重量份；

植物粉            1～400重量份；

分散剂            0.1～40重量份；

冲击改性剂        0.5-60重量份；

无机填料          0～40重量份；

稳定剂            0.1～10重量份。

可完全生物降解高分子材料可分为天然型和合成型两大类，主要包括改性淀粉和聚酯类，本发明所用降解热塑性树酯是聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸己二酸丁二醇酯、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯、聚己内酯、己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸乙二醇酯共聚物、聚乙烯醇、淀粉-聚乙烯醇共混物、淀粉-聚己内酯共聚物、聚3-羟基丁酸酯、聚3-羟基戊酸酯、丁二酸丁二醇酯-碳酸酯共聚物、聚己二酸乙二醇酯、热塑性淀粉、醋酸纤维素中的一种或几种的混合物。

在上述完全降解的植物粉改性热塑性木塑复合材料中，所述植物粉是木屑粉、果壳粉、竹粉、秸杆粉、糠壳粉、其它农作物或植物茎叶粉中的一种或几种的混合物。所用植物粉的粒度为40～500目，植物粉的粒径小于40目时复合材料的外观较差，植物粉的粒径大于500目时木粉易于团聚，分散难度大，另外过细的植物粉制备工艺复杂，不适合大规模量产。

在上述完全降解的植物粉改性热塑性木塑复合材料中，所述植物粉为烘干后的植物粉，其水分控制在质量分数1％以下。一般植物粉通常是表面干燥，水分含量较高，不适合做注射级木塑复合材料，植物粉在使用前应在100～150℃的烘干设备内烘干3～5小时，水分及植物粉中的挥发物含量控制在1％以下，如果植物粉中残留的水分及植物粉中的低沸点挥发物质含量过高，木塑复合材料中会存在大量的气泡，材料的力学性能会受到很大影响，而水分及挥发物含量低于1％以下时对材料的力学性能影响最小，可以满足复合材料的使用要求。植物粉的烘干方式主要有热风烘干、红外烘干、微波烘干及剪切摩擦烘干等方式。

在上述完全降解的植物粉改性热塑性木塑复合材料中，所述分散剂优选为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铬化合物偶联剂、铝酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、锆偶联剂、镁偶联剂、硬酯酸或其盐、液体石蜡、硅油、芥酸酰胺、油酸酰胺、N，N′-双乙撑硬酯酰胺、乙撑双油酸酰胺、硬酯酸酰胺、甘油单油酸酯、二甘油醚单油酸酯、改性甘油三酸酯、山嵛酰胺、柠檬酸三(十八)酯、硬酯酸正丁酯、十八醇、单油酸(季戊四醇甘油醚)酯、聚酯、硬酯酸单甘油酯、硬酯酸二甘油酯、硬酯酸三甘油酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二辛酯、对苯二甲酸二辛酯、油酸丁酯、己二酸二辛酯、壬二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、磷酸三辛酯、磷酸三苯酯、磷酸三苄酯、环氧大豆油、环氧硬酯酸辛酯、己二酸丙二醇聚酯、癸二酸丙二醇聚酯、聚a-甲基苯乙烯、氯化石蜡、液体橡胶、环氧树酯、酚醛树酯、呋喃树酯、聚酯油、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、烷基磺酸苯酯中的一种或几种的混合物。

在上述完全降解的植物粉改性热塑性木塑复合材料中，所述冲击改性剂优选为聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯中的一种或几种的混合物。

在上述完全降解的植物粉改性热塑性木塑复合材料中，所述稳定剂优选为十八烷基溴化胺、十八烷机氯化胺、二异氰酸酯、对羟基苯甲酸酯、十六烷基氯化胺、十六烷基溴化胺环氧树酯、2，2-(1，3-亚苯基)-二唑啉中的一种或几种的混合物。

在上述完全降解的植物粉改性热塑性木塑复合材料中，所述无机填料优选是滑石粉、硫酸钡、碳酸钙、无水硫酸钙、氢氧化钙、膨润土、粘土、陶瓷微珠、高岭土、氧化镁、氢氧化镁、氧化钙、氧化铝、氢氧化铝、珍珠岩、硅灰石、水滑石、硫化锌中的一种或几种的混合物。优选80～5000目的无机填料。

上述完全降解的植物粉改性热塑性复合材料的制备方法，包括如下步骤：先将植物粉在高混机中经过分散剂处理，再加入其他组分混合均匀，加入到挤出机中挤出造粒，得到完全降解的植物粉改性热塑性木塑复合材料。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明选用的可降解热塑性树酯具有与通用塑料聚乙烯、聚丙烯相似的理化性能，而且具有良好的加工性能，可与植物粉及其他添加剂共混制备热塑性木塑复合材料。所得热塑性木塑复合材料可在自然环境中广泛存在的细菌、放线菌等微生物的作用下，完全降解，最终分解成二氧化碳和水。

2、本发明的可完全降解的植物粉改性热塑性复合材料与木材相比，具有耐用、尺寸稳定性好、易成型、吸水性小、耐腐蚀；与塑料相比具有成本低、刚性高的特点。

3、该木塑复合材料可以用于生产电视机、音响、复印机、打印机等电器外壳，也可以用于其它注射用制件。

具体实施方式

实施例1：

原料组分按重量份数计为：

植物粉在使用前需要在烘箱内于120℃的条件下烘干5小时，控制水分含量在1％以下，先将植物粉在高混机中经过分散剂处理，再加入其他组分混合均匀，加入到挤出机中挤出造粒，加工温度控制在150℃，得到完全降解的植物粉改性热塑性木塑复合材料。

上述的木塑复合材料经过检测的性能如下：

实施例2：

原料组分按重量份数计为：

植物粉在使用前需要在烘箱内于120℃的条件下烘干6小时，控制水分含量在1％以下，先将植物粉在高混机中经过分散剂处理，再加入其他组分混合均匀，加入到挤出机中挤出造粒，加工温度控制在190℃，得到完全降解的植物粉改性热塑性木塑复合材料。

上述的木塑复合材料经过检测的性能如下：

实施例3：

原料组分按重量份数计为：

植物粉在使用前需要在烘箱内于120℃的条件下烘干7小时，控制水分含量在1％以下，先将植物粉在高混机中经过分散剂处理，再加入其他组分混合均匀，加入到挤出机中挤出造粒，加工温度控制在170℃，得到完全降解的植物粉改性热塑性木塑复合材料。

上述的木塑复合材料经过检测的性能如下：

实施例4：

原料组分按重量份数计为：

植物粉在使用前需要在烘箱内于120℃的条件下烘干5小时，控制水分含量在1％以下，先将植物粉在高混机中经过分散剂处理，再加入其他组分混合均匀，加入到挤出机中挤出造粒，加工温度控制在180℃，得到完全降解的植物粉改性热塑性木塑复合材料。

上述的木塑复合材料经过检测的性能如下：

Claims (8)

1.一种完全降解的植物粉改性热塑性木塑复合材料，其特征在于由如下组分组成：

降解热塑性树脂        100重量份；

植物粉                1～400重量份；

分散剂                0.1～40重量份；

冲击改性剂            0.5-60重量份；

无机填料              0～40重量份；

稳定剂                0.1～10重量份；

所述植物粉为烘干后的植物粉，其水分控制在质量分数1％以下；

所述降解热塑性树脂是聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸己二酸丁二醇酯、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯、聚己内酯、己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸乙二醇酯共聚物、聚乙烯醇、淀粉-聚乙烯醇共混物、淀粉-聚己内酯共混物、聚3-羟基丁酸酯、聚3-羟基戊酸酯、丁二酸丁二醇酯-碳酸酯共聚物、聚己二酸乙二醇酯、热塑性淀粉、醋酸纤维素中的一种或几种的混合物。

2.如权利要求1所述的完全降解的植物粉改性热塑性木塑复合材料，其特征在于所述植物粉是木屑粉、果壳粉、竹粉、秸杆粉、糠壳粉、其它农作物或植物茎叶粉中的一种或几种的混合物。

3.如权利要求1所述的完全降解的植物粉改性热塑性木塑复合材料，其特征在于所述分散剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铬化合物偶联剂、铝酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、锆偶联剂、镁偶联剂、硬酯酸或其盐、液体石蜡、硅油、芥酸酰胺、油酸酰胺、N，N′-双乙撑硬酯酰胺、乙撑双油酸酰胺、硬酯酸酰胺、甘油单油酸酯、二甘油醚单油酸酯、改性甘油三酸酯、山嵛酰胺、柠檬酸三(十八)酯、硬酯酸正丁酯、十八醇、单油酸(季戊四醇甘油醚)酯、硬酯酸单甘油酯、硬酯酸二甘油酯、硬酯酸三甘油酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二辛酯、对苯二甲酸二辛酯、油酸丁酯、己二酸二辛酯、壬二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、磷酸三辛酯、磷酸三苯酯、磷酸三苄酯、环氧大豆油、环氧硬酯酸辛酯、己二酸丙二醇聚酯、癸二酸丙二醇聚酯、聚α-甲基苯乙烯、氯化石蜡、液体橡胶、环氧树脂、酚醛树脂、呋喃树脂、聚酯油、聚酰胺、聚氨酯、烷基磺酸苯酯中的一种或几种的混合物。

4.如权利要求1所述的完全降解的植物粉改性热塑性木塑复合材料，其特征在于所述冲击改性剂为聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯中的一种或几种的混合物。

5.根据权利要求1的完全降解的植物粉改性热塑性木塑复合材料，其特征在于所述稳定剂为十八烷基溴化胺、十八烷基氯化胺、二异氰酸酯、对羟基苯甲酸酯、十六烷基氯化胺、2，2’-(1，3-亚苯基)-二唑啉中的一种或几种的混合物。

6.如权利要求1-5任一项所述的完全降解的植物粉改性热塑性木塑复合材料，其特征在于所述无机填料是滑石粉、硫酸钡、碳酸钙、无水硫酸钙、氢氧化钙、膨润土、陶瓷微珠、高岭土、氧化镁、氢氧化镁、氧化钙、氧化铝、氢氧化铝、珍珠岩、硅灰石、水滑石、硫化锌中的一种或几种的混合物。

7.权利要求1所述完全降解的植物粉改性热塑性木塑复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：先将植物粉在高混机中经过分散剂处理，再加入其他组分混合均匀，加入到挤出机中挤出造粒，得到完全降解的植物粉改性热塑性木塑复合材料。

8.权利要求1所述完全降解的植物粉改性热塑性木塑复合材料在生产电器外壳中的应用。