CN102732043B - 一种高强度塑木复合材料板材及其制备方法 - Google Patents

一种高强度塑木复合材料板材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高强度塑木复合材料板材及其制备方法。本发明先将木粉干燥后，采用铝酸酯偶联剂进行改性；然后将改性木粉、塑料粒子、过氧化二异丙苯、碱式硫酸镁晶须混匀后挤出造粒，得到复合材料粒子；再将复合材料粒子、聚烯烃弹性体、萜烯树脂、抗氧剂机械搅拌混匀，采用挤出机熔融共混并挤出，经扁形口模得到一种高强度塑木复合材料板材。一种高强度塑木复合材料板材生产制造方便，传统的塑木复合材料生产工艺无需改进即可用于其生产及加工，生产过程中机械化程度较高，所需劳动力较少，生产成本低，塑料用量少，环境友好，强度高，抗蠕变，力学性能优异，使用寿命长，可广泛应用于交通、装修装饰、市政园林、包装等诸多领域。

Description

一种高强度塑木复合材料板材及其制备方法
技术领域
    本发明涉及一种塑木复合材料，特别是涉及一种高强度塑木复合材料板材及其制备方法。
背景技术
塑木复合材料是以塑料、木粉等植物纤维粉为主要原料，再加上其他助剂一起经挤出、模压、注射等工艺成型的一种新型复合材料，它具有不龟裂、不变形、耐腐蚀、可塑性强、能非常简单地实现个性化造型、高环保性、无污染、无公害、产品不含苯、甲醛等物质、可循环利用等，是一种全新的绿色环保产品, 也是一种生态洁净的复合材料，近些年来正引起越来越多的关注。塑木复合材料可用作托盘、包装箱等包装材料，铺板、铺梁等仓储材料，房屋、地板、建筑模板等装修、装饰材料，公园、球场、街道等场合使用的露天桌椅、板凳等休闲材料，汽车内装饰材、管材等。但由于制备塑木复合材料的主要原料之一植物纤维主要是由纤维素、半纤维素和木质素组成，其中含有大量的醇羟基、氧和酚羟基等极性基团，而制备塑木复合材料另一主要原料热塑性聚烯烃的表面是非（低）极性的，因此二者的极性相差很大，且植物纤维中羟基可形成分子间的氢键并相互缠绕在一起，使其不能均匀地分散于热塑性聚烯烃中，以上二因素往往会导致纤维与塑料间的界面相容性差，再加上天然纤维自身补强效果较低，结果导致塑木复合材料制品存在一些明显不足，如静曲强度偏低，承载能力较差，长期使用可能发生弯曲等，特别是悬空使用时，弯曲变形更容易发生，从而影响了其使用效果、缩短了其使用寿命、限定了其使用范围。所以，对传统塑木复合材料进行改性，改善其包括静曲强度在内的力学性质就十分必要。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足之处提供一种高强度塑木复合材料板材及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种高强度塑木复合材料板材，由包括以下重量份数的原料制备而成：
木粉                                      100
铝酸酯偶联剂                              1-5
塑料粒子                                30-40
过氧化二异丙苯                            1-2
碱式硫酸镁晶须                           5-10
聚烯烃弹性体                              2-6
萜烯树脂                              1.1-1.2
抗氧剂                                0.2-0.3
本发明一种高强度塑木复合材料板材，其中所述的木粉粒径目数为60-100目。
本发明一种高强度塑木复合材料板材，其中所述的塑料粒子采用聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯中的一种。
本发明一种高强度塑木复合材料板材，其中所述的聚烯烃弹性体为型号为POE5061或POE5371中的一种。
本发明一种高强度塑木复合材料板材，其中所述的抗氧剂为β-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、二丁羟基甲苯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的一种或两种。
优选，一种高强度塑木复合材料板材，由包括以下重量份数的原料制备而成：
木粉                                      100
铝酸酯偶联剂                              2-4
塑料粒子                                32-38
过氧化二异丙苯                        1.2-1.8
碱式硫酸镁晶须                            6-9
聚烯烃弹性体                              3-5
萜烯树脂                            1.12-1.18
抗氧剂                              0.22-0.28
更优选，一种高强度塑木复合材料板材，由包括以下重量份数的原料制备而成：
木粉                                      100
铝酸酯偶联剂                                3
塑料粒子                                   35
过氧化二异丙苯                            1.5
碱式硫酸镁晶须                            7.5
聚烯烃弹性体                                4
萜烯树脂                                 1.15
抗氧剂                                   0.25
本发明的一种高强度塑木复合材料板材的制备方法，其包括以下步骤：
（1）、按配方量称取各原料；
（2）、将木粉在100℃下干燥2h-4h后，将其添加到备有加热搅拌器的容器中进行搅拌，控制温度在90℃-100℃的条件下加人铝酸酯偶联剂搅拌均匀，得到偶联剂改性木粉；
（3）、将偶联剂改性木粉、塑料粒子、过氧化二异丙苯、碱式硫酸镁晶须置于机械搅拌釜内搅拌4 min -10min，混匀后，将混合料置入挤出机中进行挤出造粒，挤出机机筒温度170℃-210℃，模头温度165℃-205℃，得到复合材料粒子；
（4）、将上述复合材料粒子、聚烯烃弹性体、萜烯树脂、抗氧剂置于机械搅拌釜内并再次机械搅拌3-5min；
（5）、混匀后，采用挤出机进行熔融共混并挤出，挤出机机筒温度160℃-200℃，模头温度170℃-210℃，经扁形口模得到一种高强度塑木复合材料板材。
本发明一种高强度塑木复合材料板材，生产制造方便，传统的塑木复合材料生产工艺无需改进即可用于其生产及加工，生产过程中机械化程度较高，所需劳动力较少，生产成本低。一种高强度塑木复合材料板材和普通塑料板材相比，所用塑料量减小，对环境更加友好，模量更高，刚性更大，更加抗蠕变，同时可对木粉这种工农业边角料进行废物利用，降低产品原料成本；一种高强度塑木复合材料板材和其它塑木复合材料板材相比，由于采用了铝酸酯偶联剂，与植物纤维的结合更加牢固，对木粉的改性效果更好，同时，使用过氧化物，促进了塑料基体与纤维粉之间的交联，弹性体的使用，进一步改善了板材的性能，所以，此类板材力学性能更加优异，使用寿命更长，可广泛应用于交通、装修装饰、市政园林、包装等诸多领域。
具体实施方式
以下采用实施例具体说明本发明的一种高强度塑木复合材料板材及其制备方法。
实施例1
木粉（80目）                100kg      铝酸酯偶联剂              3kg
塑料粒子(聚丙烯)             35kg       过氧化二异丙苯          1.5kg
碱式硫酸镁晶须              7.5kg       聚烯烃弹性体（POE5061）   4kg
萜烯树脂                   1.15kg
抗氧剂(β-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯)          0.25kg
本发明的一种高强度塑木复合材料板材的制备方法，其包括以下步骤：
（1）、按配方量称取各原料；
（2）、将木粉在100℃下干燥3h后，将其添加到备有加热搅拌器的容器中进行搅拌，控制温度在95℃的条件下加人铝酸酯偶联剂搅拌均匀，得到偶联剂改性木粉；
（3）、将偶联剂改性木粉、塑料粒子、过氧化二异丙苯、碱式硫酸镁晶须置于机械搅拌釜内搅拌7min，混匀后，将混合料置入挤出机中进行挤出造粒，挤出机机筒温度190℃，模头温度185℃，得到复合材料粒子；
（4）、将上述复合材料粒子、聚烯烃弹性体、萜烯树脂、抗氧剂置于机械搅拌釜内并再次机械搅拌4min；
（5）、混匀后，采用挤出机进行熔融共混并挤出，挤出机机筒温度180℃，模头温度190℃，经扁形口模得到一种高强度塑木复合材料板材。
实施例2
木粉（60目）                100kg    铝酸酯偶联剂             1kg
塑料粒子(聚乙烯)             30kg     过氧化二异丙苯           1kg
碱式硫酸镁晶须                5kg     聚烯烃弹性体（POE5371）     2kg
萜烯树脂                    1.1kg     抗氧剂(二丁羟基甲苯)      0.2kg
本发明的一种高强度塑木复合材料板材的制备方法，其包括以下步骤：
（1）、按配方量称取各原料；
（2）、将木粉在100℃下干燥2h后，将其添加到备有加热搅拌器的容器中进行搅拌，控制温度在90℃的条件下加人铝酸酯偶联剂搅拌均匀，得到偶联剂改性木粉；
（3）、将偶联剂改性木粉、塑料粒子、过氧化二异丙苯、碱式硫酸镁晶须置于机械搅拌釜内搅拌4min，混匀后，将混合料置入挤出机中进行挤出造粒，挤出机机筒温度170℃，模头温度165℃，得到复合材料粒子；
（4）、将上述复合材料粒子、聚烯烃弹性体、萜烯树脂、抗氧剂置于机械搅拌釜内并再次机械搅拌3min；
（5）、混匀后，采用挤出机进行熔融共混并挤出，挤出机机筒温度160℃，模头温度170℃，经扁形口模得到一种高强度塑木复合材料板材。
实施例3
木粉（100目）                100kg     铝酸酯偶联剂            5kg
塑料粒子(聚苯乙烯)             40kg    过氧化二异丙苯           2kg
碱式硫酸镁晶须                 10kg    聚烯烃弹性体（POE5371）  6kg
萜烯树脂                      1.2kg
抗氧剂(四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)        0.3kg
本发明的一种高强度塑木复合材料板材的制备方法，其包括以下步骤：
（1）、按配方量称取各原料；
（2）、将木粉在100℃下干燥4h后，将其添加到备有加热搅拌器的容器中进行搅拌，控制温度在100℃的条件下加人铝酸酯偶联剂搅拌均匀，得到偶联剂改性木粉；
（3）、将偶联剂改性木粉、塑料粒子、过氧化二异丙苯、碱式硫酸镁晶须置于机械搅拌釜内搅拌10min，混匀后，将混合料置入挤出机中进行挤出造粒，挤出机机筒温度210℃，模头温度205℃，得到复合材料粒子；
（4）、将上述复合材料粒子、聚烯烃弹性体、萜烯树脂、抗氧剂置于机械搅拌釜内并再次机械搅拌5min；
（5）、混匀后，采用挤出机进行熔融共混并挤出，挤出机机筒温度200℃，模头温度210℃，经扁形口模得到一种高强度塑木复合材料板材。
实施例4
木粉（80目）                100kg       铝酸酯偶联剂            2kg
塑料粒子(聚乙烯)              32kg       过氧化二异丙苯         1.2kg
碱式硫酸镁晶须                 6kg      聚烯烃弹性体（POE5061）   3kg
萜烯树脂                    1.12kg      抗氧剂(二丁羟基甲苯)    0.11kg
抗氧剂(β-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯)           0.11kg
本发明的一种高强度塑木复合材料板材的制备方法，其包括以下步骤：
（1）、按配方量称取各原料；
（2）、将木粉在100℃下干燥2h后，将其添加到备有加热搅拌器的容器中进行搅拌，控制温度在95℃的条件下加人铝酸酯偶联剂搅拌均匀，得到偶联剂改性木粉；
（3）、将偶联剂改性木粉、塑料粒子、过氧化二异丙苯、碱式硫酸镁晶须置于机械搅拌釜内搅拌10min，混匀后，将混合料置入挤出机中进行挤出造粒，挤出机机筒温度170℃，模头温度185℃，得到复合材料粒子；
（4）、将上述复合材料粒子、聚烯烃弹性体、萜烯树脂、抗氧剂置于机械搅拌釜内并再次机械搅拌5min；
（5）、混匀后，采用挤出机进行熔融共混并挤出，挤出机机筒温度160℃，模头温度190℃，经扁形口模得到一种高强度塑木复合材料板材。
实施例5
木粉（60目）             100kg       铝酸酯偶联剂                4kg
塑料粒子(聚苯乙烯)        38kg        过氧化二异丙苯            1.8kg
碱式硫酸镁晶须             9kg        聚烯烃弹性体（POE5371）     5kg
萜烯树脂                1.18kg        抗氧剂(二丁羟基甲苯)     0.18kg
抗氧剂(四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)         0.1kg
本发明的一种高强度塑木复合材料板材的制备方法，其包括以下步骤：
（1）、按配方量称取各原料；
（2）、将木粉在100℃下干燥3h后，将其添加到备有加热搅拌器的容器中进行搅拌，控制温度在100℃的条件下加人铝酸酯偶联剂搅拌均匀，得到偶联剂改性木粉；
（3）、将偶联剂改性木粉、塑料粒子、过氧化二异丙苯、碱式硫酸镁晶须置于机械搅拌釜内搅拌4min，混匀后，将混合料置入挤出机中进行挤出造粒，挤出机机筒温度190℃，模头温度205℃，得到复合材料粒子；
（4）、将上述复合材料粒子、聚烯烃弹性体、萜烯树脂、抗氧剂置于机械搅拌釜内并再次机械搅拌3min；
（5）、混匀后，采用挤出机进行熔融共混并挤出，挤出机机筒温度180℃，模头温度190℃，经扁形口模得到一种高强度塑木复合材料板材。
实施例6
木粉（100目）          100kg     铝酸酯偶联剂              1kg
塑料粒子(聚丙烯)         32kg    过氧化二异丙苯             2kg
碱式硫酸镁晶须            5kg    聚烯烃弹性体（POE5061）    4kg
萜烯树脂                1.2kg
抗氧剂(四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)    0.1kg
抗氧剂(β-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯)    0.15kg
本发明的一种高强度塑木复合材料板材的制备方法，其包括以下步骤：
（1）、按配方量称取各原料；
（2）、将木粉在100℃下干燥4h后，将其添加到备有加热搅拌器的容器中进行搅拌，控制温度在95℃的条件下加人铝酸酯偶联剂搅拌均匀，得到偶联剂改性木粉；
（3）、将偶联剂改性木粉、塑料粒子、过氧化二异丙苯、碱式硫酸镁晶须置于机械搅拌釜内搅拌4min，混匀后，将混合料置入挤出机中进行挤出造粒，挤出机机筒温度210℃，模头温度185℃，得到复合材料粒子；
（4）、将上述复合材料粒子、聚烯烃弹性体、萜烯树脂、抗氧剂置于机械搅拌釜内并再次机械搅拌3min；
（5）、混匀后，采用挤出机进行熔融共混并挤出，挤出机机筒温度200℃，模头温度190℃，经扁形口模得到一种高强度塑木复合材料板材。
实施例7
木粉（100目）           100kg         铝酸酯偶联剂                 2kg
塑料粒子(聚乙烯)          30kg         过氧化二异丙苯             1.5kg
碱式硫酸镁晶须          7.5kg          聚烯烃弹性体（POE5371）      6kg
萜烯树脂                1.2kg
抗氧剂(四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)           0.28kg
本发明的一种高强度塑木复合材料板材的制备方法，其包括以下步骤：
（1）、按配方量称取各原料；
（2）、将木粉在100℃下干燥3h后，将其添加到备有加热搅拌器的容器中进行搅拌，控制温度在90℃的条件下加人铝酸酯偶联剂搅拌均匀，得到偶联剂改性木粉；
（3）、将偶联剂改性木粉、塑料粒子、过氧化二异丙苯、碱式硫酸镁晶须置于机械搅拌釜内搅拌7min，混匀后，将混合料置入挤出机中进行挤出造粒，挤出机机筒温度170℃，模头温度165℃，得到复合材料粒子；
（4）、将上述复合材料粒子、聚烯烃弹性体、萜烯树脂、抗氧剂置于机械搅拌釜内并再次机械搅拌4min；
（5）、混匀后，采用挤出机进行熔融共混并挤出，挤出机机筒温度180℃，模头温度170℃，经扁形口模得到一种高强度塑木复合材料板材。
实施例8
木粉（80目）                100kg     铝酸酯偶联剂             3kg
塑料粒子(聚苯乙烯)            40kg    过氧化二异丙苯            1kg
碱式硫酸镁晶须                9kg     聚烯烃弹性体（POE5061）   5kg
萜烯树脂                     1.1kg    抗氧剂(二丁羟基甲苯)   0.11kg
抗氧剂(β-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯)        0.19kg
本发明的一种高强度塑木复合材料板材的制备方法，其包括以下步骤：
（1）、按配方量称取各原料；
（2）、将木粉在100℃下干燥3h后，将其添加到备有加热搅拌器的容器中进行搅拌，控制温度在100℃的条件下加人铝酸酯偶联剂搅拌均匀，得到偶联剂改性木粉；
（3）、将偶联剂改性木粉、塑料粒子、过氧化二异丙苯、碱式硫酸镁晶须置于机械搅拌釜内搅拌10min，混匀后，将混合料置入挤出机中进行挤出造粒，挤出机机筒温度190℃，模头温度185℃，得到复合材料粒子；
（4）、将上述复合材料粒子、聚烯烃弹性体、萜烯树脂、抗氧剂置于机械搅拌釜内并再次机械搅拌5min；
（5）、混匀后，采用挤出机进行熔融共混并挤出，挤出机机筒温度200℃，模头温度210℃，经扁形口模得到一种高强度塑木复合材料板材。
实施例9
木粉（70目）                100kg       铝酸酯偶联剂               3.5kg
塑料粒子(聚丙烯)              37kg       过氧化二异丙苯             1.9kg
碱式硫酸镁晶须                 8kg       聚烯烃弹性体（POE5371）    4.6kg
萜烯树脂                     1.17kg
抗氧剂(四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)             0.26kg
本发明的一种高强度塑木复合材料板材的制备方法，其包括以下步骤：
（1）、按配方量称取各原料；
（2）、将木粉在100℃下干燥3.5h后，将其添加到备有加热搅拌器的容器中进行搅拌，控制温度在98℃的条件下加人铝酸酯偶联剂搅拌均匀，得到偶联剂改性木粉；
（3）、将偶联剂改性木粉、塑料粒子、过氧化二异丙苯、碱式硫酸镁晶须置于机械搅拌釜内搅拌8min，混匀后，将混合料置入挤出机中进行挤出造粒，挤出机机筒温度200℃，模头温度195℃，得到复合材料粒子；
（4）、将上述复合材料粒子、聚烯烃弹性体、萜烯树脂、抗氧剂置于机械搅拌釜内并再次机械搅拌4.2min；
（5）、混匀后，采用挤出机进行熔融共混并挤出，挤出机机筒温度192℃，模头温度193℃，经扁形口模得到一种高强度塑木复合材料板材。
以下通过检测证明本发明实施例1的效果，其检测结果如下：
静曲强度：34.5MPa，静曲模量：1.9GPa，邵氏硬度：63D
以上结果明显超过中华人民共和国林业行业标准LY/T 1613-2004的要求。

Claims (1)

1.一种高强度塑木复合材料板材，由以下重量份数的原料制备而成：
木粉                                 100
铝酸酯偶联剂                           3
塑料粒子                              35
过氧化二异丙苯                       1.5
碱式硫酸镁晶须                       7.5
聚烯烃弹性体                           4
萜烯树脂                            1.15
抗氧剂                              0.25。
2.根据权利要求1所述的一种高强度塑木复合材料板材，其特征在于所述的木粉粒径为60目-100目。
3.根据权利要求1所述的一种高强度塑木复合材料板材，其特征在于所述的塑料粒子采用聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种高强度塑木复合材料板材，其特征在于所述的聚烯烃弹性体为型号为POE5601或POE5371中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种高强度塑木复合材料板材，其特征在于所述的抗氧剂为β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯、二丁羟基甲苯、四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯中的一种或两种。
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