CN102977622A - 一种弹性体增韧木塑复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种弹性体增韧木塑复合材料，其原料组分及各组分的质量百分比为：聚烯烃树脂：15~30%；植物纤维粉：40~70%；增强填料：0~30%；热塑性弹性体：1~5%；相容剂：2~5%；添加剂：0~2%。本发明在保持木塑复合材料高纤维含量、力学强度和刚性的同时提高了材料的韧性，以降低其在加工、使用过程中开裂、断裂的机率，提高其使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种木塑复合材料技术领域，尤其是涉及一种热塑性弹性体增韧的聚烯烃木塑复合材料及其制备方法。
背景技术
木塑复合材料是以聚合物树脂和植物纤维粉为主要原料，在一定的温度和压力下经挤出、注射、压制等成型方法而制成的型材、板材或其它制品。木塑复合材料可像天然木材一样进行各种切削加工，可应用于家具、建筑、工业、包装运输、室外景观等诸多领域，是替代天然木材的理想材料。
目前为了提高木塑复合材料的似木特性，降低生产成本，木塑生产厂家常选择增加木粉填充量和使用废旧塑料的方法。这必然导致材料性能，尤其是冲击韧性的下降，致使材料在制备、加工及使用过程中易于断裂、开裂。因此提高木塑复合材料韧性即成为提高木塑复合材料使用性能、扩大其应用领域的重要内容。
关于提高木塑复合材料的性能的方法主要集中在改善材料中植物纤维与树脂基体间的相容性问题上。如采用各类偶联剂（如硅烷偶联剂、钛酸酯类偶联剂等）、活性单体与引发剂（马来酸酐、甲基丙烯酸酯和过氧化二异丙苯等）处理木粉或直接添加相容剂（如马来酸酐接枝聚烯），这些方法均可显著提高材料的综合性能，冲击强度也有一定程度提高。但其作用效果受到负面影响（如加工性能、成本等）的限制。代表性专利（申请号CN101302349）提及在高木粉填充量（70%）时，通过增加木塑复合材料中马来酸酐接枝聚烯烃的量可以有效提高复合材料的冲击强度和其它性能。但这容易导致材料加工性能的下降及成本的上升，且冲击强度提高也很有限。中国专利（申请号CN102492239）提到将氯化聚乙烯（CPE）应用于聚氯乙烯（PVC）木塑复合材料，可提高材料的冲击强度。CPE是PVC的常用增韧弹性体，对于聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）并不具有适用性。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本申请人提供了一种弹性体增韧木塑复合材料及其制备方法。本发明在保持木塑复合材料高纤维含量、力学强度和刚性的同时提高了材料的韧性，以降低其在加工、使用过程中开裂、断裂的机率，提高其使用寿命。
本发明的技术方案如下：
一种弹性体增韧木塑复合材料，其原料组分及各组分的质量百分比为：
聚烯烃树脂：15~30%；
植物纤维粉：40~70%；
增强填料：0~30%；
热塑性弹性体：1~5%；
相容剂：2~5%；
添加剂：0~2%。
所述聚烯烃树脂为全新或回收的聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯中的一种或几种的混合物；
所述植物纤维粉为各类木材、竹子、农作物秸杆、果壳一种或几种的混合物粉碎而成的粉末，所述粉末颗粒度小于30目筛；
所述增强填料为经过活化或未经过活化的玻璃纤维、玻璃微珠、滑石粉、碳酸钙、高岭土、云母粉、蒙脱土等中的一种或几种混合物。
所述的热塑性弹性体（TPE）为聚烯烃类的热塑性弹性体和苯乙烯类的热塑性弹性体；
所述相容剂为马来酸酐接枝的PE即PE-g-MA、马来酸酐接枝的PP即PP-g-MA、马来酸酐接枝的POE即POE-g-MA、马来酸酐接枝的EPDM即EPDM-g-MA、马来酸酐接枝的SBS即SBS-g-MA、马来酸酐接枝的SIS即SIS-g-MA、马来酸酐接枝的SEBS即SEBS-g-MA、马来酸酐接枝的SEIS即SEIS-g-MA中的一种。
所述活化的方法为：将硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂与所述的增强填料一起在高速混合机中高速搅拌5~10分钟。所述玻璃纤维为颗粒度小于30目筛的微粉；所述玻璃微珠为颗粒度小于50目筛的空心或实心微球；所述滑石粉、碳酸钙、高岭土、云母粉、蒙脱土为颗粒度小于500目筛的微粉。
所述聚烯烃类热塑性弹性体为：以聚乙烯即PE为硬质段的POE，以聚丙烯即PP为硬质段的TPO或TPV，及以PE和PP为硬质段的EPDM中的一种或几种的混合物。所述苯乙烯类热塑性弹性体为：苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物即SBS、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物即SIS、氢化SBS即SEBS、氢化SIS即SEIS中和一种或几种的混合物。所述添加剂为高分子材料商品化的润滑剂、稳定剂和颜料。
其中，POE为乙烯和丁烯的共聚物或乙烯和辛烯的共聚物；EPDM为三元乙丙橡胶。
本发明有益的技术效果在于：
（1）本发明以热塑性弹性体（TPE）作为增韧剂加入木塑复合材料，只要通过TPE含量的控制即可得到不同韧性等级的木塑复合材料制品，工艺简单；
（2）热塑性弹性体加工性能优良，不会影响木塑复合材料的加工性能。
（3）所用的热塑性弹性体中有与基体树脂相同的分子链结构，与基体树脂有良好的相容性，在提高材料韧性的同时对材料的强度影响小。
具体实施方式
实施例1
以木塑复合材料为100份计，具体制备方法如下：
（1）将各原料在室温下于高速混合机中混合均匀；增强填料可以进行活化，活化方法是将硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂与所述的增强填料一起在高速混合机中高速搅拌5~10分钟；
（2）将（1）所得混合物于同向平行双螺杆挤出机中进行混炼挤出得复合材料混炼料；
（3）将混炼料加入锥型双螺杆挤出机中进行挤出成型即得复合材料制品。
实施例1所用原料及各原料的质量份数见表1所述。
表1
实施例1所得材料简支梁无缺口冲击强度24kJ/m2，拉伸强度41MPa，弯曲强度65MPa，弹性模量4150MPa。
实施例2
实施例2所用原料及各原料的质量份数见表2所述，制备方法与实施例1相同。
表2
实施例3
实施例3所用原料及各原料的质量份数见表3所述，制备方法与实施例1相同。
表3
实施例4
实施例4所用原料及各原料的质量份数见表4所述，制备方法与实施例1相同。
表4
实施例5
实施例5所用原料及各原料的质量份数见表5所述，制备方法与实施例1相同。
表5
实施例6
实施例6所用原料及各原料的质量份数见表6所述，制备方法与实施例1相同。
表6
实施例7
实施例7所用原料及各原料的质量份数见表7所述，制备方法与实施例1相同。
表7
实施例8
实施例8所用原料及各原料的质量份数见表8所述，制备方法与实施例1相同。
表8
Claims (6)
1.一种弹性体增韧木塑复合材料，其特征在于其原料组分及各组分的质量百分比为：
聚烯烃树脂：15~30%；
植物纤维粉：40~70%；
增强填料：0~30%；
热塑性弹性体：1~5%；
相容剂：2~5%；
添加剂：0~2%；
所述聚烯烃树脂为全新或回收的聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯中的一种或几种的混合物；
所述植物纤维粉为各类木材、竹子、农作物秸杆、果壳一种或几种的混合物粉碎而成的粉末，所述粉末颗粒度小于30目筛；
所述增强填料为经过活化或未经过活化的玻璃纤维、玻璃微珠、滑石粉、碳酸钙、高岭土、云母粉、蒙脱土中的一种或几种混合物；
所述的热塑性弹性体（TPE）为聚烯烃类的热塑性弹性体和苯乙烯类的热塑性弹性体；
所述相容剂为马来酸酐接枝的PE即PE-g-MA、马来酸酐接枝的PP即PP-g-MA、马来酸酐接枝的POE即POE-g-MA、马来酸酐接枝的EPDM即EPDM-g-MA、马来酸酐接枝的SBS即SBS-g-MA、马来酸酐接枝的SIS即SIS-g-MA、马来酸酐接枝的SEBS即SEBS-g-MA、马来酸酐接枝的SEIS即SEIS-g-MA中的一种。
2. 根据权利要求1所述的弹性体增韧木塑复合材料，其特征在于所述活化的方法为：将硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂与所述的增强填料一起在高速混合机中高速搅拌5~10分钟。
3.根据权利要求1所述的弹性体增韧木塑复合材料，其特征在于所述玻璃纤维为颗粒度小于30目筛的微粉；所述玻璃微珠为颗粒度小于50目筛的空心或实心微球；所述滑石粉、碳酸钙、高岭土、云母粉、蒙脱土为颗粒度小于500目筛的微粉。
4.根据权利要求1所述的弹性体增韧木塑复合材料，其特征在于所述聚烯烃类热塑性弹性体为：以聚乙烯即PE为硬质段的POE，以聚丙烯即PP为硬质段的TPO或TPV，及以PE和PP为硬质段的EPDM中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的弹性体增韧木塑复合材料，其特征在于所述苯乙烯类热塑性弹性体为：苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物即SBS、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物即SIS、氢化SBS即SEBS、氢化SIS即SEIS中和一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1的弹性体增韧木塑复合材料，其特征在于所述添加剂为高分子材料商品化的润滑剂、稳定剂和颜料。
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