CN102898710A

CN102898710A - 一种木塑材料及其制备方法

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Publication number: CN102898710A
Application number: CN2011102134810A
Authority: CN
Inventors: 杨俊�
Original assignee: Hefei Genius New Materials Co Ltd
Current assignee: Hefei Genius New Materials Co Ltd
Priority date: 2011-07-28
Filing date: 2011-07-28
Publication date: 2013-01-30

Abstract

本发明属于材料技术领域，涉及一种木塑材料及其制备方法。该木塑材料包含以下组分及其重量分数：热塑性树脂30-65％，回收纸制品30-65％，高分子相容剂0-10％，润滑剂0.5-10％，和抗氧剂0.2-3％。与现有人造板、刨花板等木质板材以及用木粉、竹粉制造的木塑板材相比，本发明的新型板材具有易加工、成本低、原料来源广、绿色环保无污染等特点，并且力学性能优异，具有耐腐蚀、尺寸稳定性好、隔音效果好等特点，基于现在的木塑板材生产工艺，是一种非常适合规模化生产的新型板材。

Description

一种木塑材料及其制备方法

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及一种木塑材料及其制备方法。

背景技术

木材是一种历史悠久、用途广泛的材料。虽然林业资源是可再生资源，但是由于木材使用量过大而导致林业资源紧缺。另一方面随着社会的发展，世界各国对环境保护越来越重视，对木材使用的要求也越来越高，所以必须使林业资源得到充分的利用。从目前的发展趋势来看，利用大量的植物纤维或木制品余料和塑料资源开发新型复合材料是代替木材的新材料产业发展的一个重要方向，木塑材料作为这一方向的重要组成部分在近几年得到了快速的发展，在世博会和奥运会中已经有了木塑材料的身影。

木塑复合材料是一种典型的高分子复合材料，复合了木材及塑料两种材料的特点，能集两者的优点于一身又规避了两者的一些缺点。目前在生产的木塑产品多采用了废弃的木制品边角料、木粉、稻糠粉、竹粉等材料，即做到降低成本又可以节约资源，但是有一种源于植物资源的材料却很少被提及，那就是废弃的纸质产品。众所周知，纸产品所用原料也是木头或者是其他植物纤维，使用后更多是用于回收制作更低档次的纸制品，或者是填埋处理等其腐烂。在国外有很多学者研究了用纸浆制备木塑材料，获得了不错的效果，但很少有用纸制品作为填充物的研究，也基本没有类似的产品，而在中国并没有这一方面相关的专利问世，因此利用这一资源生产木塑材料无疑具有广阔的前景。使用纸制品制备木塑材料本身具有很大的优势，首先纸是由木纤维或其他植物纤维生产的，而有研究显示使用纤维状填料制备的木塑材料的性能要优于颗粒状填料制备的木塑材料，更重要的是报纸、书籍等纸制品都印有油墨，这些油墨本身是很好的润滑剂，有利于改善木塑材料的流动性能，提高生产效率。因此，利用回收纸制品来生产板材，无疑具有广阔的发展空间。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种木塑材料及其制备方法。使用回收纸制品生产木塑材料，开发新型的板材。该新型木塑板材具有高强度、耐腐蚀、尺寸稳定性好、隔音效果好等特点。

为实现上述目的，本发明使用的技术方案如下：

一种木塑材料，其包含以下组分及其重量分数：

热塑性树脂30-65％，

回收纸制品30-65％，

高分子相容剂0-10％，

润滑剂0.5-10％，

抗氧剂0.2-3％。

所述的热塑性树脂选自聚乙烯聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)或丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)等树脂的一种或几种。

所述的聚乙烯选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯。

所述的回收纸制品选自回收报纸、回收打印纸、回收书籍、回收硬纸板或回收包装纸外壳等通过植物纤维制作的纸类制品中的一种或几种。

所述的高分子相容剂选自马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-mah)、马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g-mah)、马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物(POE-g-mah)、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯辛烯共聚物(POE-g-gma)、马来酸酐接枝丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS-g-mah)、马来酸酐接枝乙烯醋酸乙烯酯共聚物、马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物或马来酸酐接枝三元乙丙橡胶等中的一种或几种。所述的润滑剂选自N，N’-乙撑双硬脂酰胺(EBS)、硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁、聚乙烯蜡或甲基硅油等中的一种或几种。

所述的抗氧剂选自2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、β-(4’-羟基-3’，5’-二叔丁基苯基)丙烯酸十八基酯、β-(3，5-二叔丁基羟基苯基)丙烯酸十八碳酸酯(抗氧剂1076)、三-(2，4-叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)、四[亚甲基-3，-3’，5-(二叔丁基-4-羟基-苯基)丙烯酸]甲烷或3，9-双[1，1-二甲基-2-[(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基]乙基]-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷(抗氧剂AO80)中的一种或几种。

一种上述木塑材料的制备方法，包含以下步骤：

(1)将回收纸制品加入粉碎机中粉碎得碎纸片，将碎片收集好后在烘箱内烘干；

(2)按上述比例，将热塑性树脂、步骤(1)制得的干燥碎纸片、高分子相容剂和润滑剂、抗氧剂加入高速混合机中混合均匀；

(3)然后将步骤(2)中混合好的混料送入双螺杆挤出机中，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分的熔合，最后经过摸头挤出造粒；

(4)将挤出造粒后的粒料放入热压模具中通过热压成型的方式获得新型木塑材料。

所述的步骤(1)中碎纸片的尺寸小于20mm，厚度不大于1mm；所述的碎纸片的烘干时间8～48小时，烘干温度应在90-105℃之间。

所述的步骤(2)中高速混合机的混合温度为60-90℃，混合时间为3-10min。

所述步骤(3)中的双螺杆挤出机，长径比为20∶1～60∶1，挤出机各区段的温度在150-230℃，挤出机转速不高于30rpm。

所述的步骤(4)中的模压成型机械为平板硫化仪，所述的模压温度为160-220℃，预热时间5-20min，热压时间5-20min，模压压力为5-25MPa，成型后在水循环冷却条件下冷却3-20min。

本发明具有以下有益效果：

与现有人造板、刨花板等木质板材以及用木粉、竹粉制造的木塑板材相比，本发明的新型板材具有易加工、成本低、原料来源广、绿色环保无污染等特点，并且力学性能优异，具有耐腐蚀、尺寸稳定性好、隔音效果好等特点，基于现在的木塑板材生产工艺，是一种非常适合规模化生产的新型板材。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明，其目的仅在于更好理解本发明目的，而非限制本发明的保护范围。

实施例1

本例中使用的热塑性树脂为ABS(镇江奇美，PA757)，使用废旧报纸作为填充料，使用ABS-g-mah作为高分子相容剂，润滑剂使用硬脂酸、聚乙烯蜡和EBS，抗氧剂使用1076和168。本例使用的生产配方如下：

ABS 45％，

报纸碎片(尺寸小于5mm)44％，

ABS-g-mah 5％，

硬脂酸1.5％，

聚乙烯蜡1％，

EBS 1％，

抗氧剂1076 1.5％

抗氧剂168 1％；

(1)先将回收的报纸放入粉碎机内粉碎，直至碎片尺寸小于5mm，然后在鼓风烘箱内在105℃下烘干12小时；

(2)然后将上述原料准确称量后加入高混机中混合均匀10min，混合温度80℃；

(3)然后将混合好的混料通过精密计量的送料装置，将物料送入双螺杆挤出机中，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分的熔合，最后经过模头挤出造粒。所用挤出机长径比35∶1，各区段温度控制在180℃-220℃，转速10rpm；

(4)将木塑粒子准确称量后加入热压模具中放入平板硫化仪中预热8min，热压温度190℃，热压时间10min，然后水循环冷却8min出模获得木塑板材。

本实施例中所制备的木塑板材以中国国标作为测试标准，其中拉伸强度可以达到25-30MPa，弯曲强度达到35-40MPa，弯曲模量达到2.2-2.5GPa，简支梁缺口冲击强度在2.5-3.0KJ/m²左右，力学性能优异，并且尺寸稳定性好、耐化学腐蚀性好。

实施例2

本例中使用的热塑性树脂为ABS(镇江奇美，PA757)，用量51％，使用回收的牛奶包装外壳作为填充料，用量40％，润滑剂使用硬脂酸，用量3.5％，聚乙烯蜡和EBS用量各2.5％，抗氧剂使用AO-80用量0.5％；

(1)先将回收的牛奶包装外壳放入粉碎机内粉碎，直至碎片尺寸小于3mm，然后在鼓风烘箱内在105℃下烘干12小时；

本实施例中所制备的木塑板材以中国国标作为测试标准，其中拉伸强度可以达到20-25MPa，弯曲强度达到30-35MPa，弯曲模量达到2.4-2.6GPa，板材的力学性能优异、并且尺寸稳定性好。

实施例3

本例中使用的热塑性树脂为PP(上海石化，T300)，用量60％；使用废旧打印纸作为填充料，用量30％；使用PP-g-mah和POE-g-mah作为高分子相容剂，用量各3％，本例中使用的润滑剂为硬脂酸用量1.5％，聚乙烯蜡用量1％，EBS用量1％，抗氧剂AO-80用量0.5％。

(1)先将回收的打印纸放入粉碎机内粉碎，直至碎片尺寸小于2mm，然后在鼓风烘箱内在105℃下烘干12小时；

(2)然后将所有原料准确称量后加入高混机中混合均匀10min，混合温度80℃；

(3)然后将混合好的混料通过精密计量的送料装置，将物料送入双螺杆挤出机中，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分的熔合，最后经过模头挤出造粒。所用挤出机长径比35∶1，各区段温度控制在185℃-215℃，转速10rpm；

(4)将木塑粒子准确称量后加入热压模具中放入平板硫化仪中预热12min，热压成型10min，热压温度190℃，然后水循环冷却12min出模获得木塑板材。

本实施例中所制备的木塑板材以中国国标作为测试标准，其中拉伸强度可以达到25-30MPa，弯曲强度达到30-35MPa，弯曲模量达到2-2.2GPa，简支梁缺口冲击强度在6.0-7.0KJ/m²左右，力学性能优异、尺寸稳定性好。

实施例4

本例中使用的热塑性树脂为线性低密度聚乙烯(LLDPE，陶氏化学，DFDA-1095NT)，用量30％；使用回收的书籍纸张作为填充料，用量55％；使用POE-g-gma作为高分子相容剂，用量10％，本例中使用润滑剂为硬脂酸镁用量2％，聚乙烯蜡用量1％，EBS用量1％，抗氧剂AO-80用量1％。

(1)先将回收的书籍纸张放入粉碎机内粉碎，直至碎片尺寸小于5mm，然后在鼓风烘箱内在105℃下烘干12小时。

(2)然后将所有原料准确称量后加入高混机中混合均匀10min，混合温度70℃。

(3)然后将混合好的混料通过精密计量的送料装置，将物料送入双螺杆挤出机中，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分的熔合，最后经过模头挤出造粒。所用挤出机长径比35∶1，各区段温度控制在160℃-190℃，转速5rpm。

(4)将木塑粒子准确称量后加入热压模具中放入平板硫化仪中预热8min，热压成型8min，热压温度170℃，然后水循环冷却8min出模获得木塑板材。

本实施例中所制备的木塑板材以中国国标作为测试标准，其中拉伸强度可以达到10-12MPa，弯曲强度达到15-20MPa，简支梁缺口冲击强度在10.0-12.0KJ/m²左右，力学性能优异、韧性好、尺寸稳定性好。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种木塑材料，其特征在于：其包含以下组分及其重量分数：

热塑性树脂30-65％，

回收纸制品30-65％，

高分子相容剂0-10％，

润滑剂0.5-10％，

抗氧剂0.2-3％。

2.根据权利要求1所述的木塑材料，其特征在于：所述的热塑性树脂选自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯或丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述的木塑材料，其特征在于：所述的聚乙烯选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯。

4.根据权利要求1所述的木塑材料，其特征在于：所述的回收纸制品选自回收报纸、回收打印纸、回收书籍、回收硬纸板或回收包装纸外壳中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的木塑材料，其特征在于：所述的高分子相容剂选自马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯辛烯共聚物、马来酸酐接枝丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物、马来酸酐接枝乙烯醋酸乙烯酯共聚物、马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物或马来酸酐接枝三元乙丙橡胶中的一种或几种；或所述的润滑剂选自N，N’-乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁、聚乙烯蜡或甲基硅油中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的木塑材料，其特征在于：所述的抗氧剂选自2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、β-(4’-羟基-3’，5’-二叔丁基苯基)丙烯酸十八基酯、β-(3，5-二叔丁基羟基苯基)丙烯酸十八碳酸酯、三-(2，4-叔丁基苯基)亚磷酸酯、四[亚甲基-3，-3’，5-(二叔丁基-4-羟基-苯基)丙烯酸]甲烷或3，9-双[1，1-二甲基-2-[(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基]乙基]-2，4，8，10-四氧杂螺[5.5]十一烷中的一种或几种。

7.一种权利要求1-6中任一所述的木塑材料的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：

(2)按权利要求1所述的比例，将热塑性树脂、步骤(1)制得的干燥碎纸片、高分子相容剂、润滑剂和抗氧剂加入高速混合机中混合均匀；

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(1)中碎纸片的尺寸小于20mm，厚度不大于1mm；或所述的碎纸片的烘干时间为8～48小时，烘干温度应为90-105℃；或所述的步骤(2)中高速混合机的混合温度为60-90℃，混合时间为3-10min。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤(3)中的双螺杆挤出机，长径比为20∶1～60∶1，挤出机各区段的温度在150-230℃，挤出机转速不高于30rpm；或所述的步骤(4)中的模压成型机械为平板硫化仪，所述的模压温度为160-220℃，预热时间5-20min，热压时间5-20min，模压压力为5-25MPa，成型后在水循环冷却条件下冷却3-20min。