CN102250482A - 一种改进的木塑复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种改进的木塑复合材料及其制备方法。本发明改进的木塑复合材料是由热塑性塑料、植物纤维粉、蛭石粉及界面改性剂组成，各组分用量按质量份计如下：热塑性塑料30～80份，植物纤维粉30～70份，蛭石粉5～30份，界面改性剂2～10份；所述蛭石粉为未经过膨胀的天然蛭石粉，细度为100～500目；所述热塑性塑料为新热塑性塑料或废旧热塑性塑料。将上述各组分经过预混、塑化和造粒制得改进的木塑复合材料。蛭石粉不仅具有通用填料的作用，还可明显提高木塑复合材料的韧性、强度和刚性，使得木塑复合材料应用范围扩大。产品成本低且符合环保要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种改进的木塑复合材料及其制备方法。
背景技术
以塑代木，特别是以废塑料和废植物为原料，制备替代木材的木塑复合材料是解决环保问题和木材紧张的重要的途径。木塑复合材料可以充分利用低值资源生产高附加值产品，能为我们的人力、资金、原料等资源找到最佳表现位置。在以往的木塑复合材料制备过程中，为改善木塑复合材料的模量、尺寸稳定性和耐热性通常是加入碳酸钙、滑石粉、高岭土等矿物填料。但是，其改进效果仍不十分满意。
发明内容
本发明的第一个目的是：提供一种改进的木塑复合材料，该木塑复合材料的韧性、强度和刚性得到改善。
实现本发明的第一个目的的技术方案是：一种改进的木塑复合材料，其特征在于，它是由热塑性塑料、植物纤维粉、蛭石粉及界面改性剂组成，各组分用量按质量份计如下：热塑性塑料30～80份，植物纤维粉30～70份，蛭石粉5～30份，界面改性剂2～10份；
所述蛭石粉为未经过膨胀的天然蛭石粉，细度为100～500目；
所述热塑性塑料为新热塑性塑料或废旧热塑性塑料。
上述改进的木塑复合材料，其所述各组分的用量按质量份计如下：热塑性塑料45～58份，植物纤维粉30～40份，蛭石粉10～20份，界面改性剂2～5份；所述蛭石粉为未经过膨胀的天然蛭石粉，细度为100～300目；所述热塑性塑料为新热塑性塑料或废旧热塑性塑料。
上述改进的木塑复合材料中，所述新热塑性塑料或废旧热塑性塑料为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯中的一种或几种。
上述改进的木塑复合材料中，所述植物纤维粉是由锯末、木屑、竹屑、稻壳、麦秸、谷糠、大豆皮、花生壳或棉秸秆粉碎制得的植物纤维粉中的一种或几种，所述植物纤维粉的细度为40～200目。
上述改进的木塑复合材料中，所述界面改性剂为异氰酸盐、铝酸酯、钛酸酯、硅烷偶联剂、乙烯－丙烯酸酯共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯中的一种或几种。
本发明的第二个目的是：提供一种可以确保产品质量且便于操作的制备改进的木塑复合材料的方法。
实现本发明的第二个目的的技术方案是：一种上述改进的木塑复合材料的制备方法，其特征在于，热塑性塑料、植物纤维粉、蛭石粉及界面改性剂各组分经过预混、塑化和造粒制得，具体操作如下：
①按热塑性塑料30～80质量份，植物纤维粉30～70质量份，蛭石粉5～30质量份，界面改性剂2～10质量份准备各组分，备用；所述蛭石粉为未经过膨胀的天然蛭石粉，细度为100～500目；所述热塑性塑料为新热塑性塑料或废旧热塑性塑料；
②预混
在高速混合机内加入步骤①准备的各组分，在30～60℃混合15～30min得到预混料；
③塑化
将步骤②所得预混料加入到密炼机或双螺杆挤出机中，在160～200℃熔融共混5～10min得到塑化物料；
④造粒
将步骤③所得塑化物料进行造粒，即得到改进的木塑复合材料。
上述改进的木塑复合材料的制备方法的步骤①按热塑性塑料45～58质量份，植物纤维粉30～40质量份，蛭石粉10～20质量份，界面改性剂2～5质量份准备各组分，备用；所述蛭石粉为未经过膨胀的天然蛭石粉，细度为100～300目；所述热塑性塑料为新热塑性塑料或废旧热塑性塑料。
上述改进的木塑复合材料的制备方法，其所述新热塑性塑料或废旧热塑性塑料为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯中的一种或几种；所述植物纤维粉是由锯末、木屑、竹屑、稻壳、麦秸、谷糠、大豆皮、花生壳或棉秸秆粉碎制得的植物纤维粉中的一种或几种，其植物纤维粉的细度为40～200目；所述界面改性剂为异氰酸盐、铝酸酯、钛酸酯、硅烷偶联剂、乙烯－丙烯酸酯共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯中的一种或几种。
本发明的技术效果是：本发明技术方案改进的木塑复合材料与现有木塑材料比较具有如下改进：其一提高木塑复合材料的物理机械性能。由于蛭石是一种由硅-氧四面体和铝-氧八面体构成的层状硅酸盐矿物，其结晶好、性质稳定、矿物纯、易分选、资源丰富，具有保温、轻质、抗冻、抗菌等优异性能，将蛭石粉碎至适当细度用于木塑复合材料，不仅具有现在通用的矿物填料的作用，而且惊奇的发现，适量的蛭石粉提高了木塑复合材料的韧性、强度和刚性（见表1和2），进而使得木塑复合材料的物理机械性能提高，扩大了木塑材料的应用范围；其二降低成本且环保。本发明技术方案中的植物纤维粉是由价格低廉的锯末、木屑、竹屑、稻壳、麦秸、谷糠、大豆皮、花生壳和棉秸秆等制得的；热塑性塑料采用废旧热塑性塑料也可获得同样效果（见表2）。可以变废为宝，大大降低了成本又符合环保要求；其三各组分具有协同作用。本发明的技术方案是通过大量的应用试验确定的各个组分及其用量，使得各组分具有协同作用，由此组成的木塑复合材料性能得到全面改善；本发明制备木塑复合材料的制备方法可以使用原有设备，无需增加新设备，所确定的工艺条件可以确保木塑复合材料的质量稳定，便于推广应用。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步具体描述，但不受此限制。
各实施例所用原料，除另有说明外，均为木塑复合材料行业通用的工业品，可以通过商业渠道购得。所用设备高速混合机、密炼机、双螺杆挤出机、塑料切粒机、塑料破碎机等均为塑料行业通用设备。
所用植物纤维粉可以直接由市场购得，也可用通用粉碎机将购得的锯末、木屑、竹屑、稻壳、麦秸、谷糠、大豆皮、花生壳或棉秸秆自行加工制得。
实施例1制备改进的木塑复合材料
具体操作如下：
①按热塑性塑料新高密度聚乙烯58质量份，植物纤维粉木粉（80目）30质量份，蛭石粉未经过膨胀的天然蛭石粉（200目）10质量份，界面改性剂马来酸酐接枝聚乙烯2质量份准备各组分，备用；
②预混
在高速混合机内加入步骤①准备的各组分，在60℃混合20min得到预混料；
③塑化
将步骤②所得预混料加入到双螺杆挤出机中，在160～190℃熔融共混3min得到塑化物料；
④造粒
将步骤③所得塑化物料经过牵条、过水冷却后，通过塑料切粒机进行造粒，即得到改进的木塑复合材料。
对比例1
与实施例1基本相同，不同点是未加蛭石粉制得对比木塑复合材料。
对比例2
与实施例1基本相同，不同点是用碳酸钙取代蛭石粉制得对比木塑复合材料。
按国家塑料标准的相关方法对实施例1、对比例1及对比例2制得的木塑复合材料进行下述物理机械性能检测，结果见表1。
表1
| 检测样品 | 拉伸强度（Mpa） | 弯曲模量（Mpa） | 冲击强度（Kj/m2） |
| 对比例1 | 24.3 | 1717 | 4.3 |
| 对比例2 | 22.1 | 1865 | 3.8 |
| 实施例1 | 30.2 | 2326 | 6.5 |
表1 检测结果表明，蛭石粉的加入，明显提高了木塑复合材料的韧性、强度和刚性。
实施例2制备改进的木塑复合材料
与实施例1基本相同，不同点是用低密度聚乙烯取代高密度聚乙烯作为热塑性塑料。
实施例3制备改进的木塑复合材料
与实施例1基本相同，不同点是用线性低密度聚乙烯取代高密度聚乙烯作为热塑性塑料。
实施例4制备改进的木塑复合材料
具体操作如下：
①按热塑性塑料新聚丙烯48质量份，植物纤维粉竹粉（100目）30质量份，蛭石粉未经过膨胀的天然蛭石粉（300目）20质量份，界面改性剂马来酸酐接枝聚丙烯2质量份准备各组分，备用；
②预混
在高速混合机内加入步骤①准备的各组分，在60℃混合20min得到预混料；
③塑化
将步骤②所得预混料加入到双螺杆挤出机中，在165～200℃熔融共混5min得到塑化物料；
④造粒
将步骤③所得塑化物料经过牵条、过水冷却后，通过塑料切粒机进行造粒，即得到改进的木塑复合材料。
采用与实施例1相同方法检测实施例2 、实施例3及实施例4制得的改进的木塑复合材料的物理机械性能，检测表明对于不同的新热塑性塑料，加入蛭石粉的作用与实施例1相同。
实施例5制备改进的木塑复合材料
具体操作如下：
①按热塑性塑料废旧聚乙烯45质量份，植物纤维粉稻壳粉（40目）40质量份，蛭石粉未经过膨胀的天然蛭石粉（100目）10质量份，界面改性剂马来酸酐接枝聚乙烯5质量份准备各组分，备用；
②预混
在高速混合机内加入步骤①准备的各组分，在60℃混合30min得到预混料；
③塑化
将步骤②所得预混料加入到双螺杆挤出机中，在165～190℃熔融共混3min得到塑化物料；
④造粒
将步骤③所得塑化物料经过牵条、过水冷却后，通过塑料切粒机进行造粒，即得到改进的木塑复合材料。
对比例3
与实施例5基本相同，不同点是未加蛭石粉制得对比木塑复合材料。
采用与实施例1相同方法对实施例5及对比例3制得的木塑复合材料进行下述物理机械性能检测，结果见表2。
表2
| 检测项目 | 拉伸强度（Mpa） | 弯曲模量（Mpa） | 冲击强度（Kj/m2） |
| 对比例3 | 18.2 | 1917 | 3.3 |
| 实施例5 | 25.3 | 2216 | 4.5 |
表2检测结果表明，使用废旧塑料作为热塑性塑料时，蛭石粉的加入，同样也可明显提高木塑复合材料的韧性、强度和刚性。
实施例6制备改进的木塑复合材料
具体操作如下：
①按热塑性塑料废旧聚丙烯50质量份，植物纤维粉棉秸秆粉（80目）30质量份，蛭石粉未经过膨胀的天然蛭石粉（200目）20质量份，界面改性剂马来酸酐接枝聚丙烯5质量份准备各组分，备用；
②预混
在高速混合机内加入步骤①准备的各组分，在60℃混合30min得到预混料；
③塑化
将步骤②所得预混料加入到双螺杆挤出机中，在165～190℃熔融共混20min得到塑化物料；
④造粒
将步骤③所得塑化物料经过压片机压片后，用塑料破碎机进行造粒，即得到改进的木塑复合材料。
采用与实施例1相同方法检测实施例6制得的改进的木塑复合材料的物理机械性能，检测表明对于不同的废旧热塑性塑料，加入蛭石粉的作用与实施例5相同。
Claims (8)
1.一种改进的木塑复合材料，其特征在于，它是由热塑性塑料、植物纤维粉、蛭石粉及界面改性剂组成，各组分用量按质量份计如下：热塑性塑料30～80份，植物纤维粉30～70份，蛭石粉5～30份，界面改性剂2～10份；
所述蛭石粉为未经过膨胀的天然蛭石粉，细度为100～500目；
所述热塑性塑料为新热塑性塑料或废旧热塑性塑料。
2.根据权利要求1所述的改进的木塑复合材料，其特征在于，所述各组分的用量按质量份计如下：热塑性塑料45～58份，植物纤维粉30～40份，蛭石粉10～20份，界面改性剂2～5份；
所述蛭石粉为未经过膨胀的天然蛭石粉，细度为100～300目；
所述热塑性塑料为新热塑性塑料或废旧热塑性塑料。
3.根据权利要求1或2所述的改进的木塑复合材料，其特征在于，所述新热塑性塑料或废旧热塑性塑料为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯中的一种或几种。
4.根据权利要求1或2所述的改进的木塑复合材料，其特征在于，所述植物纤维粉是由锯末、木屑、竹屑、稻壳、麦秸、谷糠、大豆皮、花生壳或棉秸秆粉碎制得的植物纤维粉中的一种或几种，所述植物纤维粉的细度为40～200目。
5.根据权利要求1或2所述的改进的木塑复合材料，其特征在于，所述界面改性剂为异氰酸盐、铝酸酯、钛酸酯、硅烷偶联剂、乙烯－丙烯酸酯共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯中的一种或几种。
6.一种权利要求1改进的木塑复合材料的制备方法，其特征在于，热塑性塑料、植物纤维粉、蛭石粉及界面改性剂各组分经过预混、塑化和造粒制得，具体操作如下:
①按热塑性塑料30～80质量份，植物纤维粉30～70质量份，蛭石粉5～30质量份，界面改性剂2～10质量份准备各组分，备用；所述蛭石粉为未经过膨胀的天然蛭石粉，细度为100～500目；所述热塑性塑料为新热塑性塑料或废旧热塑性塑料；
②预混
在高速混合机内加入步骤①准备的各组分，在30～60℃混合15～30min得到预混料；
③塑化
将步骤②所得预混料加入到密炼机或双螺杆挤出机中，在160～200℃熔融共混5～10min得到塑化物料；
④造粒
将步骤③所得塑化物料进行造粒，即得到改进的木塑复合材料。
7.根据权利要求6所述的改进的木塑复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤①按热塑性塑料45～58质量份，植物纤维粉30～40质量份，蛭石粉10～20质量份，界面改性剂2～5质量份准备各组分，备用；所述蛭石粉为未经过膨胀的天然蛭石粉，细度为100～300目；所述热塑性塑料为新热塑性塑料或废旧热塑性塑料。
8.根据权利要求6或7所述的改进的木塑复合材料的制备方法，其特征在于，所述新热塑性塑料或废旧热塑性塑料为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯中的一种或几种；所述植物纤维粉是由锯末、木屑、竹屑、稻壳、麦秸、谷糠、大豆皮、花生壳或棉秸秆粉碎制得的植物纤维粉中的一种或几种，其植物纤维粉的细度为40～200目；所述界面改性剂为异氰酸盐、铝酸酯、钛酸酯、硅烷偶联剂、乙烯－丙烯酸酯共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯中的一种或几种。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20111123 |