CN102604404A - 一种木粉填充聚丙烯与聚乙烯的复合材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种木粉填充聚丙烯+聚乙烯的复合材料及其制备方法，按质量百分含量由以下组分组成：聚丙烯与聚乙烯混合树脂20-30％；木粉60-70％；高分子相容剂3-7％；分散剂1-2％；偶联剂1-2％；抗氧剂1-2％；其中，所述聚丙烯与聚乙烯为市场上回收的高流动性的混合回收料，其熔体流动速率均在15g/10min以上；所述木粉为市场上回收的木料，木粉粒径80-100目。本发明可以回收废旧塑料及木材，不但消耗了大量的木屑料和PP与PE的混合回料，避免了环境污染，而且木粉填充复合材料综合性能优异，具备塑料和木材的优良特性。

Description

一种木粉填充聚丙烯与聚乙烯的复合材料及制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，特别涉及尤其涉及一种木粉填充聚丙烯与聚乙烯的复合材料及其制备方法。
背景技术
随着环保意识的增强，大量废旧塑料制品被回收利用，目前，废旧塑料利用有很多方式，其中利用回收的塑料中的聚乙烯与木粉制备成做家具的的材料可以替代木材，中国专利申请号201010288907就公布了一种由本申请人申请的木粉填充聚丙烯的复合材料专利申请，本申请人已经将该产品投放市场，该材料在市场上引起了较好的效果，但是目前市场上的纯聚丙烯回收料不是很多，因此，木粉填充聚丙烯的复合材料原料不充分。而目前，聚丙烯和聚乙烯的混合料的回收料很多，而且又不能分开，而市场上还没有木粉填充聚丙烯聚乙烯混合材料的产品，回收到的聚丙烯和聚乙烯将有很大一部分被浪费。
发明内容
本发明提供了一种木粉填充聚丙烯与聚乙烯的复合材料及其制备方法，其能回收废弃的混合塑料和废旧木材，保护环境；且制备的木粉填充聚丙烯聚乙烯的复合材料具备塑料和木材的优良特性。
本发明是这样实现的，一种木粉填充聚丙烯与聚乙烯的材料，按质量百分含量由以下组分组成：
Figure BDA0000142755350000011
Figure BDA0000142755350000021
其中，所述聚丙烯与聚乙烯混合树脂为市场上回收的高流动性的聚丙烯与聚乙烯混合树脂回收料，其熔体流动速率在15g/10min以上；
所述木粉为市场上回收的木料，木粉粒径80-100目。
进一步地，所述木粉是经过活化处理后的木粉。活化处理可以使用本领域里比较通用的一项技术，通过对木粉进行活化处理，可以得到综合性能更加优异的复合材料。
进一步地，所述高分子相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物或木塑相容剂PF-608。
进一步地，所述分散剂为极性茂金属聚乙烯蜡Licocene PE MA 4351和极性茂金属聚丙烯蜡Licocene PP MA 4352混合物；或市售的PE蜡与0P蜡的混合物。
进一步地，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
进一步地，所述抗氧剂为复合抗氧剂B215。
本发明还提供一种木粉填充聚丙烯与聚乙烯材料的制备方法，包括下面步骤：
(1)按上述的质量百分含量配比分别秤取各组分，将木粉和偶联剂在高速搅拌机上搅拌5～10分钟，控制搅拌温度在90～110℃，完成对木粉表面的活化处理；
(2)将聚丙烯与聚乙烯的混合物和高分子相容剂放入步骤(1)混合好的物料中高速搅拌3～5分钟，控制搅拌温度在70～80℃；
(3)将分散剂和抗氧剂放入步骤(2)混合好的物料中高速搅拌3～5分钟，控制搅拌温度在70-90℃之间；
(4)将步骤(3)中混合好的物料加入到双螺杆挤出机中，通过熔融挤出造粒；
双螺杆挤出机工艺条件为：双螺杆挤出机温度：一区温度：120～130℃；二区温度：130～140℃；三区温度：140～150℃；四区温度：140～170℃；五区温度：140～170℃；六区温度：140～170℃；七区温度：140～170℃；八区温度：150～160℃；机头温度：140～150℃；停留时间：1～2min。熔体压力3.0～4.0MPa，真空度-0.03～-0.06MPa。
本发明的木粉填充聚丙烯与聚乙烯复合材料，以木材加工厂的边角木屑料和市场回收的聚丙烯与聚乙烯复合回料为主要原料，不但消耗了大量的木屑料和聚丙烯与聚乙烯复合回料，避免了环境污染，而且通过本发明方法制备的木粉填充复合材料综合性能优异，具备塑料和木材的优良特性，广泛应用于家具产品、建筑制品、工业用品、包装运输各个领域。
另外，本发明的进一步的技术方案中，木塑相容剂PF-608和分散剂极性茂金属聚乙烯蜡Licocene PE MA 4351和极性茂金属聚丙烯蜡Licocene PP MA4352。通过多次实验分析发现选用木塑相容剂PF-608和分散剂极性茂金属聚乙烯蜡Licocene PE MA 4351和极性茂金属聚丙烯蜡Licocene PP MA 4352混合物得到的木塑复合材料的性能最优异。而且所得的木塑复合性能优良。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的下列实施列中，所用聚丙烯与聚乙烯混合树脂为市场上回收的高流动性的聚丙烯PP与聚乙烯PE混合树脂回收料，其熔体流动速率在15g/10min以上；所用相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物和木塑相容剂PF-608；所用分散剂为极性茂金属聚乙烯蜡LicocenePE MA 4351和极性茂金属聚丙烯蜡Licocene PP MA 4352混合物或市售的PE蜡与0P蜡的混合物；所用的偶联剂为硅烷偶联剂KH-550或KH-560；所用抗氧剂为宜兴市天使合成化学有限公司产的复合抗氧剂B215。
实施例1：
按质量百分含量将PP与PE复合再生料(熔体流动速率18g/10min)25％，木粉65％，相容剂马来酸酐接枝聚乙烯5％，分散剂(质量比MA4351∶MA4352＝1∶1)2％，偶联剂1.5％，抗氧剂1.5％。
将木粉和偶联剂在高速搅拌机上搅拌5～10分钟，控制搅拌温度在90～110℃，完成对木粉表面的活化处理；
将聚丙烯与聚乙烯的混合物和高分子相容剂放入表面活化处理的木粉中，混合好的物料放入中高速搅拌3～5分钟，控制搅拌温度在70～80℃。
将分散剂和抗氧剂放入上述混合好的物料中高速搅拌3～5分钟，控制搅拌温度在70-90℃之间；
将上面混合好的物料加入到双螺杆挤出机中，通过熔融挤出造粒；
双螺杆挤出机工艺条件为：双螺杆挤出机温度：一区温度：120～130℃；二区温度：130～140℃；三区温度：140～150℃；四区温度：140～170℃；五区温度：140～170℃；六区温度：140～170℃；七区温度：140～170℃；八区温度：150～160℃；机头温度：140～150℃；停留时间：1～2min。熔体压力3.0～4.0MPa，真空度-0.03～-0.06MPa。
实施例2：
按质量百分含量将PP与PE复合再生料(熔体流动速率18g/10min)25％，木粉65％，相容剂马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物5％，分散剂(质量比MA4351∶MA4352＝1∶1)2％，偶联剂1.5％，抗氧剂1.5％在高速搅拌机中混合均匀。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成合金材料。
实施例3：
按质量百分含量将PP与PE复合再生料(熔体流动速率18g/10min)25％，木粉65％，相容剂木塑相容剂PF-6085％，分散剂(质量比MA4351∶MA4352＝1∶1)2％，偶联剂1.5％，抗氧剂1.5％在高速搅拌机中混合均匀。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成合金材料。
实施例4：
按质量百分含量将PP与PE复合再生料(熔体流动速率18g/10min)25％，木粉65％，相容剂马来酸酐接枝聚乙烯5％，分散剂(质量比PE蜡∶OP蜡＝1∶1)2％，偶联剂1.5％，抗氧剂1.5％在高速搅拌机中混合均匀。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成合金材料。
实施例5：
按质量百分含量将PP与PE复合再生料(熔体流动速率18g/10min)25％，木粉65％，相容剂马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物5％，分散剂(质量比PE蜡∶OP蜡＝1∶1)2％，偶联剂1.5％，抗氧剂1.5％在高速搅拌机中混合均匀。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成合金材料。
实施例6：
按质量百分含量将PP与PE复合再生料(熔体流动速率18g/10min)25％，木粉65％，相容剂木塑相容剂PF-6085％，分散剂(质量比PE蜡∶OP蜡＝1∶1)2％，偶联剂1.5％，抗氧剂1.5％在高速搅拌机中混合均匀。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成合金材料。
性能评价方式及实行标准
将按上述方法完成造粒的木粉填充聚丙烯与聚乙烯复合材料的粒子材料事先在80～90℃的烘箱下干燥2小时，控制水分≤0.2％，然后将干燥好的粒子材料在注塑成型机上注塑出标准测试样条。
拉伸性能按ASTM D-638进行，试样尺寸为180×12.7×3.2mm，拉伸速度为50mm/min；弯曲性能按ASTM D-790进行，试样尺寸为128×13×3.2mm，弯曲速度为2mm/min；悬臂梁缺口冲击强度按ASTM D-256进行，试样尺寸为64×12.7×3.2mm，缺口深度为试样厚度的1/5，摆锤选择5.5J。
材料的综合性能通过测试所得的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、IZOD缺口冲击强度的数值进行评判。
下表1是实施例1至6的性能测试表：
  测试项目   实施1   实施2   实施3   实施4   实施5   实施6
  拉伸强度MP   16   18   20   15   17.5   19
  弯曲强度MP   78   82   90   75   80   85
  弯曲模量MP   2215   2410   2985   2007   2380   2540
  冲击强度KJ/M2   11.3   12.2   15.1   10.7   12   14.3
通过上表1，可以看出本发明各实施例制备的材料性能与选用的高分子相溶剂和分散剂有关。使用木塑相容剂PF-608和分散剂极性茂金属聚乙烯蜡Licocene PE MA 4351和极性茂金属聚丙烯蜡Licocene PP MA 4352混合物得到的木塑复合材料的性能最优异。
以上对本发明所提供的木粉填充聚丙烯与聚乙烯复合材料及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体各例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种木粉填充聚丙烯与聚乙烯材料，其特征在于，按质量百分含量由以下组分组成：
Figure FDA0000142755340000011
所述聚丙烯与聚乙烯混合树脂为市场上回收的高流动性的聚丙烯与聚乙烯混合树脂回收料，其熔体流动速率均在15g/10min以上；所述木粉为市场上回收的木料，木粉粒径80-100目。
2.根据权利要求1所述的木粉填充聚丙烯与聚乙烯材料，其特征在于：所述木粉是经过活化处理后的木粉。
3.根据权利要求1所述的木粉填充聚丙烯与聚乙烯材料，其特征在于：所述高分子相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物或木塑相容剂PF-608。
4.根据权利要求1所述的木粉填充聚丙烯与聚乙烯材料，其特征在于：所述分散剂为极性茂金属聚乙烯蜡Licocene PE MA 4351和极性茂金属聚丙烯蜡Licocene PP MA 4352混合物；或市售的PE蜡与OP蜡的混合物。
5.根据权利要求1所述的木粉填充聚丙烯与聚乙烯材料，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
6.根据权利要求1所述的木粉填充聚丙烯与聚乙烯材料，其特征在于：所述抗氧剂为复合抗氧剂B215。
7.一种如权利要求1至6任一权利要求所述的木粉填充聚丙烯与聚乙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、按规定的质量百分含量配比分别秤取各组分，将木粉和偶联剂在高速搅拌机上搅拌5～10分钟，控制搅拌温度在90～110℃，完成对木粉表面的活化处理；
步骤2、将聚丙烯与聚乙烯的混合物和高分子相容剂放入步骤1混合好的物料中高速搅拌3～5分钟，控制搅拌温度在70～80℃；
步骤3、将分散剂和抗氧剂放入步骤2混合好的物料中高速搅拌3～5分钟，控制搅拌温度在70-90℃之间；
步骤4、将步骤3中混合好的物料加入到双螺杆挤出机中，通过熔融挤出造粒。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤4中：
双螺杆挤出机工艺条件为：双螺杆挤出机温度：一区温度：120～130℃；二区温度：130～140℃；三区温度：140～150℃；四区温度：140～170℃；五区温度：140～170℃；六区温度：140～170℃；七区温度：140～170℃；八区温度：150～160℃；机头温度：140～150℃；停留时间：1～2min。熔体压力3.0～4.0MPa，真空度-0.03～-0.06MPa。
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