CN102924941A - 一种高强耐磨塑木复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及塑木复合材料，提供一种高强耐磨塑木复合材料及其制备方法。本发明所述的高强耐磨塑木复合材料，由包括以下重量份配比的组分制得：塑料20～35份、天然木质纤维20～70份、阻燃剂5～45份、增容剂1～10份、润滑剂0.1～3份、增塑剂0.5～3份、增强耐磨填料5～20份、加工助剂0.05～4份。本发明采用共挤出工艺，将塑木型材分为多层(两层或两层以上)，仅在面层中添加增强耐磨填料，能显著减少该种填料的使用量，降低生产成本。所生产出的高强耐磨塑木复合材料不但具有其他塑木型材所具有的特点，还大大降低了生产成本。

Description

一种高强耐磨塑木复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于塑料与天然生物高分子的复合物，具体涉及塑木复合材料。
背景技术
塑木复合材料是一种新型环保复合材料，它利用废弃的各种天然木质纤维和回收塑料进行复配，添加特种助剂，经挤出制成的既似木材但性能却大大优于木材的新型环保复合材料。该种材料具有尺寸稳定性好、比强度高、可反复回收利用等优点，已被广泛用于室内外建筑、运输、包装等领域。
正是由于塑木复合材料的众多优点，使其市场增长速度很快，急速扩张的市场又为塑木复合材料更广泛的应用提出了更高的性能要求。如在室外建筑、运输、包装等领域，要求塑木材料具有较高的强度和较好的耐磨性能，同时在室外暴晒、老化后仍具有较好的耐磨性，以便提高塑木材料的使用寿命。
目前，增加塑木复合材料耐磨性的主要方法是向材料中添加纳米晶须填料、硅或氟类添加剂等来提高其耐磨性能，延长使用寿命。但该类填料一般价格较高，如按使用量添加，将对塑木原料成本产生较大影响。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有塑木复合材料存在耐磨性能低，生产成本高的缺点，而提供一种高强耐磨塑木复合材料，并且还提供所述高强耐磨塑木复合材料经济实用的制备方法。
本发明所述的高强耐磨塑木复合材料，由包括以下重量份配比的组分制得：塑料20～35份、天然木质纤维20～70份、阻燃剂5～45份、增容剂1～10份、润滑剂0.1～3份、增塑剂0.5～3份、增强耐磨填料5～20份、加工助剂0.05～4份。
优选地，上述塑料是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚碳酸酯中的一种或几种的混合物。
优选地，上述天然木质纤维为木粉、秸秆、稻糠、竹粉中的一种或几种的混合物。
优选地，上述的阻燃剂为四苯基(双酚-A)二磷酸酯、间苯二酚双(二苯基)磷酸酯、聚磷酸铵、磷酸三苯酯中的一种或几种的混合物。
优选地，上述增容剂为聚乙烯接枝马来酸酐、聚丙烯接枝马来酸酐、ABS接枝马来酸酐、聚苯乙烯接枝马来酸酐、钛酸酯、铝酸酯、异氰酸酯、硅烷偶联剂中的一种或几种的混合物。
优选地，上述的硅烷偶联剂为六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷、乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷。
优选地，上述的润滑剂为硬脂酸、硬脂酸金属盐、乙撑双硬脂酰胺、脂肪烃蜡或氧化聚乙烯。
优选地，上述硬脂酸金属盐为硬脂酸钠、硬脂酸钙或硬脂酸锌。
优选地，上述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸二丁酯。
优选地，上述的增强耐磨填料为玻璃纤维、碳纤维、Si3N4、Al2O3、TiO2、SiC、SiO2、CuO、ZnO、氧化锌晶须、碳酸钙中的一种或几种的混合物。
优选地，上述的增强耐磨填料为纤维材料、超硬颗粒材料或超细材料。
优选地，上述加工助剂为抗氧剂、着色剂中一种或几种的混合物。
优选地，上述的抗氧剂为2，2′-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、抗氧剂168、抗氧剂264、抗氧剂DLTP、抗紫外剂UV531中的一种或几种的混合物。
优选地，上述的着色剂为二氧化钛、炭黑、铁红、铁黄、钛青绿或钛青蓝。
本发明所述高强耐磨塑木复合材料的制备方法，其特征是，所述的制备方法为多层共挤方法，包括以下步骤：
(1)按如下重量份配比取料：塑料20～35份、天然木质纤维20～70份、阻燃剂5～45份、增容剂1～10份、润滑剂0.1～3份、增塑剂0.5～3份、加工助剂0.05～4份；将塑料混炼5～10分钟；然后加入其它组份，并在高速混合机中充分混匀，得到混合料一；
(2)按如下重量份配比取料：塑料20～35份、天然木质纤维20～70份、阻燃剂5～45份、增容剂1～10份、润滑剂0.1～3份、增塑剂0.5～3份、增强耐磨填料5～20份、加工助剂0.05～4份；将塑料混炼5～10分钟；然后加入其它组份，并在高速混合机中充分混匀，得到混合料二；
(3)分别将混合料一和混合料二用双螺杆挤出机熔融共混，挤出造粒，加工温度为150～250℃，转速为160～200转/分钟；
(4)将步骤(3)制得的两种粒料，分别加入共挤出机中进行共挤成型即得所述高强耐磨塑木复合材料。
优选地，上述步骤(3)加工温度为180～220℃。
优选地，上述步骤(3)转速为170～190转/分钟。
与现有技术相比：
(1)本发明在塑木复合材料中添加增强耐磨填料，使塑木异型材具有一般功能外还具有超强耐磨性能，能有效的增强塑木型材的表面耐磨性，提高塑木产品的使用寿命；
(2)本发明采用共挤出工艺，将塑木型材分为多层(两层或两层以上)，仅在面层中添加增强耐磨填料，能显著减少该种填料的使用量，降低生产成本。所生产出的高强耐磨塑木复合材料不但具有其他塑木型材所具有的特点，还大大降低了生产成本，对扩大塑木使用范围，提高市场占有率具有极大的价值。
具体实施方式
以下提供本发明的一些实施例，以助于进一步理解本发明，但本发明的保护范围并不仅限于这些实施例。
实施例1
原料组分按重量计
A组分：高密度聚乙烯(HDPE)30份、活化木粉45份(42份木粉和3份乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷)、PE接枝马来酸酐5份、聚磷酸铵16份、硬脂酸锌2份、0.8份抗氧剂1010和1.2份着色剂。
B组分：高密度聚乙烯(HDPE)30份、活化木粉35份(32份木粉和3份乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷)、PE接枝马来酸酐4份、聚磷酸铵12份、碳纤维9份、氧化锌6份、硬脂酸锌2份、0.8份抗氧剂1010和1.2份着色剂。
对于A组分，先将木粉和乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷在高速混合机中进行充分混合，并在120℃烘箱中活化3小时制成活化木粉，然后将活化的木粉、HDPE、PE接枝马来酸酐、聚磷酸铵、硬脂酸锌、抗氧剂1010和着色剂等分别加入到高速混合机至混合均匀，然后将混合物料在双螺杆挤出机中反应挤出制成粒料，螺杆熔融温度190℃，转速180转/分钟，挤出物料冷却后，经切粒机切粒，得到粒料。B组分造粒工艺与A组分相同。
将所得A、B组分粒料，分别加入共挤出机中进行共挤成型，制得高强耐磨塑木复合材料的型材，弯曲强度28MPa，表面耐磨性(G/100r)≤0.07。
实施例2
原料组分按重量计
A组分：聚丙烯(PP)30份、活化木粉46份(43份木粉和3份乙烯基三甲氧基硅烷)、PP接枝马来酸酐5份、聚磷酸铵15份、硬脂酸锌2份、0.8份抗氧剂1010和1.2份着色剂。
B组分：聚丙烯(PP)30份、活化木粉34份(31份木粉和3份乙烯基三甲氧基硅烷)、PP接枝马来酸酐5份、聚磷酸铵12份、硬脂酸锌2份、碳纤维9份、氧化锌晶须6份、0.8份抗氧剂1010和1.2份着色剂。
对于A组分，先将木粉和乙烯基三甲氧基硅烷在高速混合机中进行充分混合，并在120℃烘箱中活化3小时制成活化木粉，然后将活化的木粉、PP、PP接枝马来酸酐、聚磷酸铵、硬脂酸锌、抗氧剂1010和着色剂等分别加入到高速混合机至混合均匀，然后将混合物料在双螺杆挤出机中反应挤出制成粒料，螺杆熔融温度200℃，转速180转/分钟，挤出物料冷却后，经切粒机切粒，得到粒料。B组分造粒工艺与A组分相同。
将所得A、B组分粒料，分别加入共挤出机中进行共挤成型，制得高强耐磨塑木复合材料的型材，弯曲强度56MPa，表面耐磨性(G/100r)≤0.07。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高强耐磨塑木复合材料，其特征是，由包括以下重量份配比的组分制得：塑料20～35份、天然木质纤维20～70份、阻燃剂5～45份、增容剂1～10份、润滑剂0.1～3份、增塑剂0.5～3份、增强耐磨填料5～20份、加工助剂0.05～4份。
2.根据权利要求1所述的高强耐磨塑木复合材料，其特征是，所述塑料是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚碳酸酯中的一种或几种的混合物；所述天然木质纤维为木粉、秸秆、稻糠、竹粉中的一种或几种的混合物；所述的阻燃剂为四苯基(双酚-A)二磷酸酯、间苯二酚双(二苯基)磷酸酯、聚磷酸铵、磷酸三苯酯中的一种或几种的混合物；所述增容剂为聚乙烯接枝马来酸酐、聚丙烯接枝马来酸酐、ABS接枝马来酸酐、聚苯乙烯接枝马来酸酐、钛酸酯、铝酸酯、异氰酸酯、硅烷偶联剂中的一种或几种的混合物；所述的润滑剂为硬脂酸、硬脂酸金属盐、乙撑双硬脂酰胺、脂肪烃蜡或氧化聚乙烯；所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸二丁酯；所述的增强耐磨填料为玻璃纤维、碳纤维、Si3N4、Al2O3、TiO2、SiC、SiO2、CuO、ZnO、氧化锌晶须、碳酸钙中的一种或几种的混合物；所述加工助剂为抗氧剂、着色剂中一种或几种的混合物。
3.根据权利要求2所述的高强耐磨塑木复合材料，其特征是，所述的硅烷偶联剂为六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷、乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷。
4.根据权利要求2所述的高强耐磨塑木复合材料，其特征是，所述硬脂酸金属盐为硬脂酸钠、硬脂酸钙或硬脂酸锌。
5.根据权利要求2所述的高强耐磨塑木复合材料，其特征是，所述的增强耐磨填料为纤维材料、超硬颗粒材料或超细材料。
6.根据权利要求2所述的高强耐磨塑木复合材料，其特征是，所述的抗氧剂为2，2′-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、抗氧剂168、抗氧剂264、抗氧剂DLTP、抗紫外剂UV531中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求2所述的高强耐磨塑木复合材料，其特征是，所述的着色剂为二氧化钛、炭黑、铁红、铁黄、钛青绿或钛青蓝。
8.权利要求1至7任一项权利要求所述高强耐磨塑木复合材料的制备方法，其特征是，所述的制备方法为多层共挤方法，包括以下步骤：
(1)按如下重量份配比取料：塑料20～35份、天然木质纤维20～70份、阻燃剂5～45份、增容剂1～10份、润滑剂0.1～3份、增塑剂0.5～3份、加工助剂0.05～4份；将塑料混炼5～10分钟；然后加入其它组份，并在高速混合机中充分混匀，得到混合料一；
(2)按如下重量份配比取料：塑料20～35份、天然木质纤维20～70份、阻燃剂5～45份、增容剂1～10份、润滑剂0.1～3份、增塑剂0.5～3份、增强耐磨填料5～20份、加工助剂0.05～4份；将塑料混炼5～10分钟；然后加入其它组份，并在高速混合机中充分混匀，得到混合料二；
(3)分别将混合料一和混合料二用双螺杆挤出机熔融共混，挤出造粒，加工温度为150～250℃，转速为160～200转/分钟；
(4)将步骤(3)制得的两种粒料，分别加入共挤出机中进行共挤成型即得所述高强耐磨塑木复合材料。
9.权利要求8所述高强耐磨塑木复合材料的制备方法，其特征是，所述步骤(3)加工温度为180～220℃。
10.权利要求8所述高强耐磨塑木复合材料的制备方法，其特征是，所述步骤(3)转速为170～190转/分钟。
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