CN102702649A - 一种改性玻纤木塑材料及其制造方法 - Google Patents

一种改性玻纤木塑材料及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种改性玻纤木塑材料及其制备方法。所述的改性玻纤木塑材料其特征在于，由以下原料制成：木粉30wt％～40wt％，玻璃纤维(GF)15wt％～25wt％，PVC(聚氯乙烯)、PP(聚丙烯)或PE(聚乙烯)塑料30wt％～40wt％，色素0.1wt％～1.5wt％，阻燃剂5wt％～10wt％，润滑剂1wt％～2wt％，抗冲击改性剂(CPE)3wt％，加工助剂1wt％～3wt％，抗紫外光耐老化剂0.2wt％～0.5wt％，螯合剂0.5wt％～1wt％以及余量的抗氧剂。本发明是利用玻璃抽成丝后，其强度大为增加，又具玻璃纤维有柔软性，将其与一定比例的塑料、木粉及辅助材料融合赋予形状以后，力学性能大大提高，成为良好的结构用材。玻璃纤维随其直径变小其强度增高。

Description

一种改性玻纤木塑材料及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种改性玻纤木塑材料及其制造方法，其利用自然纤维作物与玻璃纤维和塑料按照一定比例的配方，再加入特定的稳定、防紫外老化剂、阻燃剂等化学添加剂，制成一种轻质、高强度、耐老化、阻燃的复合材料。
背景技术
地球人口不断增加，自然树木资源已经开始承受不了人类对他的需求，为了有效使用自然树木资源，人们开始利用木屑、农作物等的纤维经过粉碎、烘干，再与塑料材料混合，通过注塑、模压、吹塑等传统塑料制品的加工方法做成了木塑材料，用来替代树木材料。
木塑材料中的自然纤维，被粉碎成50目至更高目数的细粉，目数越高，颗粒越细，这种颗粒与塑料合成，主要是起到塑料中的充填物，节约了石油资源，利用了木屑和废弃的农作物秸秆。但是，充填物是微小细末，加入塑料后形成的材料性能，主要按混合比例来决定的：比例小于40％的，材料性能接近塑料；比例大于50％的，加工性能和硬度有所改善，但是，由于木粉和塑料间的接合界面的结合强度低，造成产品力学性能低，主要蠕变因素而导致木塑产品只能制作地板或非结构的装饰材料，木塑材料被运用的领域有限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度、耐老化、阻燃等力学性能高于木塑材料的玻纤木塑材料及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明提供了一种改性玻纤木塑材料，其特征在于，由以下原料制成：木粉30wt％～40wt％，玻璃纤维(GF)15wt％～25wt％，PVC(聚氯乙烯)、PP(聚丙烯)或PE(聚乙烯)塑料30wt％～40wt％，色素0.1wt％～1.5wt％，阻燃剂5wt％～10wt％，润滑剂1wt％～2wt％，抗冲击改性剂(CPE)3wt％，加工助剂1wt％～3wt％，抗紫外光耐老化剂0.2wt％～0.5wt％，螯合剂0.5wt％～1wt％以及余量的抗氧剂。
优选地，所述的加工助剂为ACR-201或401。
优选地，所述的润滑剂为硬脂酸钙或高分子蜡。
本发明还提供了上述改性玻纤木塑材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：将纤维材料切断或破碎至小于20mm，然后进行初烘干，使含水量小于10wt％，放入磨粉机研磨至50目至300目，再经过110℃至150℃热风吹干，使含水量小于2wt％，得到木粉；将木粉与玻璃纤维，PVC、PP或PE塑料，色素，阻燃剂，润滑剂，抗冲击改性剂，加工助剂，抗紫外光耐老化剂，螯合剂以及抗氧剂按比例混合搅拌均匀，经干燥后加入螺杆挤出机造粒，经挤出成型或注塑成型得到改性玻纤木塑材料。
优选地，所述的纤维材料为木屑或农作物桔杆。
优选地，所述造粒时的挤出机机筒温度为120℃至180℃，模头温度为150℃至190℃，颗粒长度为5mm至12mm。
优选地，所述的挤出成型时的模温为20℃至30℃，冷却定型水温为10℃至20℃，挤出机成型机的机筒温度为130℃至195℃，模头温度为160℃至200℃，排气负压为-0.08Mpa至-0.11Mpa，压强20Mpa至37Mpa。
优选地，所述的注塑成型时的熔体温度为200℃至250℃，模具温度为35℃至60℃，不流动温度为160℃至180℃，典型注塑压力为50Mpa至150Mpa，前区料筒温度230℃至260℃，中区料筒温度为240℃至260℃，后区料筒温度为250℃至260℃，喷嘴温度为250℃至260℃，注射速度为30rpm至50rpm。
本发明是利用玻璃抽成丝后，其强度大为增加，又具玻璃纤维有柔软性，将其与一定比例的塑料、木粉及辅助材料融合赋予形状以后，力学性能大大提高，成为良好的结构用材。玻璃纤维随其直径变小其强度增高。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明。
实施例
将木屑切碎至小于20mm，然后放入容器内搅拌，搅拌时进行初烘干，使含水量小于10wt％，使尘土从木屑和树枝上掉落，通过振动器筛除尘土，放入磨粉机研磨至200目，再经过130℃热风吹干，使含水量小于2wt％，得到木粉；将木粉30wt％，玻璃纤维(GF)20wt％，PP塑料35wt％，色素0.5wt％，阻燃剂5wt％，润滑剂硬脂酸钙2wt％，抗冲击改性剂(CPE)2wt％，加工助剂ACR-2011.5wt％，抗紫外光耐老化剂0.5wt％，螯合剂2wt％以及抗氧剂1.5wt％按比例混台搅拌均匀，转速800rpm～1200rpm，经干燥后加入螺杆挤出机造粒，挤出机机筒温度为160℃，模头温度为170℃，熔体温度220℃，颗粒长度为8mm，经注塑成型得到改性玻纤木塑材料，注塑成型时的熔体温度为220℃，模具温度为450℃，不流动温度为170℃，典型注塑压力为100Mpa，前区料筒温度245℃，中区料筒温度为250℃，后区料筒温度为250℃，喷嘴温度为250℃，注射速度为40rpm。
本发明的PP玻纤木塑材料技术指标参数测试如下：
  测试项目   测试标准   玻纤木塑性能
  玻纤含量   ISO3451   20
  密度   ISO1183   0.9g/cm3
  拉伸模量   ISO528   ≥4000MPa
  断裂强度   ISO527   ≥75MPa
  弯曲模量   ISO178   ≥3500MPa
  弯曲强度   ISO527   ≥91MPa
  落球冲击强度   ISO6603-2   ≥5.2J/m
  摆锤式无缺口冲击   ISO179   ≥34
  摆锤式缺口冲击   ISO179   ≥16
  热变形温度   ISO75/A   ≥160℃
通过上述工序和测试数据，使玻纤木塑材料在性能上超越木塑材料，木塑材料只能用于装饰或地板材料，而玻纤木塑材料可以用于结构材料。

Claims (8)

1.一种改性玻纤木塑材料，其特征在于，由以下原料制成：木粉30wt％～40wt％，玻璃纤维15wt％～25wt％，PVC、PP或PE塑料30wt％～40wt％，色素0.1wt％～1.5wt％，阻燃剂5wt％～10wt％，润滑剂1wt％～2wt％，抗冲击改性剂3wt％，加工助剂1wt％～3wt％，抗紫外光耐老化剂0.2wt％～0.5wt％，螯合剂0.5wt％～1wt％以及余量的抗氧剂。
2.如权利要求1所述的改性玻纤木塑材料，其特征在于，所述的加工助剂为ACR-201或401。
3.如权利要求1所述的改性玻纤木塑材料，其特征在于，所述的润滑剂为硬脂酸钙或高分子蜡。
4.权利要求1所述的改性玻纤木塑材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：将纤维材料切断或破碎至小于20mm，然后进行初烘干，使含水量小于10wt％，放入磨粉机研磨至50目至300目，再经过110℃至150℃热风吹干，使含水量小于2wt％，得到木粉；将木粉与玻璃纤维，PVC、PP或PE塑料，色素，阻燃剂，润滑剂，抗冲击改性剂，加工助剂，抗紫外光耐老化剂，螯合剂以及抗氧剂按比例混合搅拌均匀，经干燥后加入螺杆挤出机造粒，经挤出成型或注塑成型得到改性玻纤木塑材料。
5.如权利要求4所述的改性玻纤木塑材料的制备方法，其特征在于，所述的纤维材料为木屑或农作物桔杆。
6.如权利要求4所述的改性玻纤木塑材料的制备方法，其特征在于，所述造粒时的挤出机机筒温度为120℃至180℃，模头温度为150℃至190℃，颗粒长度为5mm至12mm。
7.如权利要求4所述的改性玻纤木塑材料的制备方法，其特征在于，所述的挤出成型时的模温为20℃至30℃，冷却定型水温为10℃至20℃，挤出机成型机的机筒温度为130℃至195℃，模头温度为160℃至200℃，排气负压为-0.08Mpa至-0.11Mpa，压强20Mpa至37Mpa。
8.如权利要求4所述的改性玻纤木塑材料的制备方法，其特征在于，所述的注塑成型时的熔体温度为200℃至250℃，模具温度为35℃至60℃，不流动温度为160℃至180℃，典型注塑压力为50Mpa至150Mpa，前区料筒温度230℃至260℃，中区料筒温度为240℃至260℃，后区料筒温度为250℃至260℃，喷嘴温度为250℃至260℃，注射速度为30rpm至50rpm。
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