CN103072247A - 改性芯-表结构木塑复合材料的热膨胀和弯曲性能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种改性芯-表结构木塑复合材料的热膨胀和弯曲性能的方法，包括如下工艺步骤，一、取芯层、表层的原材料，其中芯层：表层质量百分比是，芯层：表层=1：1；其中芯层材料组份是高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、木粉、偶联剂；表层材料组份是玻璃纤维、高密度聚乙烯；二、塑化造粒，将芯层、表层的原材料分别放入A、B双螺杆挤出机，转速40r/min、150℃-175℃分别进行塑化造粒；三、试样制备，四、模具成型；五、真空减压、冷却。优点：通过增强表层性能的办法，降低了芯-表结构木塑复合材料的热膨胀系数得到，提高了复合材料的弯曲的性能；操作方法简单可行，效果好，可广泛应用于芯表结构木塑复合材料的改性等特点。

Description

改性芯-表结构木塑复合材料的热膨胀和弯曲性能的方法
技术领域
本发明涉及的是一种改性芯-表结构木塑复合材料的热膨胀和弯曲性能的方法，即利用改变材料表层的性能而达到改性芯-表结构木塑复合材料热膨胀性能和弯曲性能的方法，属于木塑复合材料技术领域。
背景技术
随着科学技术的发展，复合材料已经逐渐成为重要的功能性材料。随着热塑性树脂基复合材料技术的不断成熟及其可回收利用的优势，以塑料为基体纤维为增强材料的复合材料已经被广泛的应用。在欧美发达国家热塑性树脂基复合材料已经占到树脂基复合材料总量的30%以上。热塑性树脂基复合材料经常被作为独立的功能性材料应用于建筑之中。 作为一种新型绿色复合材料，芯-表结构的木塑复合材料广泛的应用可以大大提高材料的使用率和提高复合材料的性能。芯-表结构的木塑复合材料表层由纯塑料或者热塑性树脂基复合材料构成，表层的性能是影响芯-表结构的木塑复合材料性能的主要影响因素。例如，纯的高密度聚乙烯和聚丙烯作为表层的芯-表结构的木塑复合材料较单一的木塑复合材料的吸水厚度膨胀率低。然而以具有较低的模量和较大的热膨胀系数的热塑性树脂作为表层的芯-表结构的木塑复合材料，其表层对芯层的模量和热稳定性有负面的影响。随着近年来降低芯-表结构木塑复合材料热膨胀系数研究的开展，寻找一种合适的方法使得芯-表结构木塑复合材料的性能达到最佳已成为研究的一个主要方向。 
发明内容
本发明提出的是一种改性芯-表结构木塑复合材料的热膨胀和弯曲性能的方法，其目的是采用无机增强材料增强其表层，使得芯-表结构木塑复合材料的性能达到最佳。
本发明的技术解决方案：一种改性芯-表结构木塑复合材料的热膨胀和弯曲性能的方法，包括如下工艺步骤，
一、取芯层、表层的原材料，其中芯层：表层的质量百分比是，芯层：表层=1：1；所述的
芯层材料组份的质量百分比是，木粉：低密度聚乙烯：高密度聚乙烯：润滑剂：偶联剂=50：30：10：6：4或50：10：30：6：4；表层材料组份的质量百分比是，玻璃纤维：高密度聚乙烯=30-100：0-90或0-30：70-100；
所述的取芯层、表层的原材料还可以是，芯层：表层的质量百分比是，芯层：表层=1：1；其中芯层材料组份的质量百分比是，高密度聚乙烯：低密度聚乙烯：木粉：偶联剂：滑石粉=33：2：55：5：5；表层材料组份的质量百分比是，玻璃纤维：高密度聚乙烯=0-30：70-100；
二、塑化造粒，将芯层、表层的原材料分别放入A双螺杆挤出机、B双螺杆挤出机，以转速40 r/ min、温度为150℃-175℃分别进行塑化造粒；
三、试样制备，采用共挤出工艺制备由滑石粉/玻璃纤维增强表层的芯-表结构木塑复合材料；共挤出系统有A、B两台双螺杆挤出机；芯层所需原料颗粒加入A双螺杆挤出机，表层所需原料颗粒加入B双螺杆挤出机，原料在成型模具内汇合后一次成型；共挤出时，A双螺杆挤出机进料口温度控制为155oC, 出料口温度控制在由170 ℃到130 ℃, 挤出速度以转速90 r/ min、温度为155℃-180℃进行塑化造粒；成型模具内的温度控制155℃ ； B双螺杆挤出机针对不同的表层配比，将温度控制在150-165℃；共挤出时，表层厚度控制在0.8-1.6 mm;
四、模具成型，塑化造粒后经A、B双螺杆挤出机挤出，进入成型模具汇合并一次成型；成型模具的截面尺寸为13 x 50 mm；
五、真空减压、冷却；
减压真空器尺寸保持为需制备的试样尺寸，试样挤出后通过2 m 的水雾冷淋槽进行冷却。
本发明的优点：通过增强表层性能的办法，降低了芯-表结构木塑复合材料的热膨胀性能，同时提高了复合材料的弯曲的性能。具有操作方法简单可行，效果好，可广泛应用于芯表结构木塑复合材料的改性等特点。
具体实施方式
改性芯-表结构木塑复合材料的热膨胀和弯曲性能的方法，包括如下工艺步骤，
一、取芯层、表层的原材料，其中芯层：表层的质量百分比是，芯层：表层=1：1；其中芯层材料组份的质量百分比是，木粉：低密度聚乙烯：高密度聚乙烯：润滑剂：偶联剂=50：30：10：6：4或50：10：30：6：4；表层材料组份的质量百分比是，玻璃纤维：高密度聚乙烯=30-100：0-90或0-30：70-100；
或取芯层、表层的原材料，其中芯层：表层的质量百分比是，芯层：表层=1：1；其中芯层材料组份的质量百分比是，高密度聚乙烯：低密度聚乙烯：木粉：偶联剂：滑石粉=33：2：55：5：5；表层材料组份的质量百分比是，玻璃纤维：高密度聚乙烯=0-30：70-100；
二、塑化造粒，将芯层、表层的原材料分别放入A双螺杆挤出机、B双螺杆挤出机，以转速40 r/ min、温度为150℃-175℃分别进行塑化造粒；
三、试样制备，采用共挤出工艺制备由滑石粉/玻璃纤维增强表层的芯-表结构木塑复合材料；共挤出系统有A、B两台双螺杆挤出机；芯层所需原料颗粒加入A双螺杆挤出机，表层所需原料颗粒加入B双螺杆挤出机，原料在成型模具内汇合后一次成型；共挤出时，A双螺杆挤出机进料口温度控制为155℃, 出料口温度控制在由170℃到130℃, 挤出速度以转速90 r/ min、温度为155℃-180℃进行塑化造粒；成型模具内的温度控制155℃ ； B双螺杆挤出机针对不同的表层配比，将温度控制在150-165℃；共挤出时，表层厚度控制在0.8-1.6 mm;
四、模具成型，塑化造粒后经A、B双螺杆挤出机挤出，进入成型模具汇合并一次成型；成型模具的截面尺寸为13 x 50 mm；
五、真空减压、冷却；
减压真空器尺寸保持为需制备的试样尺寸，试样挤出后通过2 m 的水雾冷淋槽进行冷却。
实施例
1 由玻璃纤维增强表层的芯-表结构的木塑复合材料
芯层类型分为A芯层1和B芯层2；表层设计为5种厚度（0.8, 1.0, 1.2, 1.4, 和 1.6 mm），GF分别以0 wt％，10 wt％,20 wt％和30 wt％和40 wt％的质量分数增强不同厚度表层HDPE，具体的各组分配比见表1。
表1 芯-表结构木塑复合材料(GF增强表层)各组分配比：
注：表中各组分含量均为质量分数。
 
表2 芯-表结构木塑复合材料的弯曲性能和热膨胀系数
 
Figure 830024DEST_PATH_IMAGE002
 
注：表中各组分含量均为质量分数。
2 由滑石粉增强表层的芯-表结构木塑复合材料：
复合材料的加工工艺与由玻璃纤维增强表层的芯-表结构木塑复合材料相同，其各组分配比见表3。
表3 芯-表结构木塑复合材料(滑石粉增强表层)各组分配比
Figure 422811DEST_PATH_IMAGE003
 
注：表中各组分含量均为质量分数。
表4 滑石粉含量对复合材料的热膨胀系数的影响
Figure 818020DEST_PATH_IMAGE004
注：以上%指的是质量百分数；数值为5次测试后的平均值，括号内数值为标准差。
表5 滑石粉含量复合材料弯曲性能测试值
 
Figure 632392DEST_PATH_IMAGE005
注：以上%指的是质量百分数；数值为5次测试后的平均值，括号内数值为标准差。
芯-表结构木塑复合材料的机械性能和热膨胀系数随表层中滑石粉含量的变化见表34，5。由表4和表5可知，随着 表层玻璃纤维滑石粉含量的不断增加，芯-表结构木塑复合材料的热膨胀系数下降，弯曲性能提高。

Claims (3)

1.一种改性芯-表结构木塑复合材料的热膨胀和弯曲性能的方法，其特征是该方法包括如下工艺步骤，
一、取芯层、表层的原材料，其中芯层：表层的质量百分比是，芯层：表层=1：1；所述的芯层材料组份的质量百分比是，木粉：低密度聚乙烯：高密度聚乙烯：润滑剂：偶联剂=50：30：10：6：4或50：10：30：6：4；表层材料组份的质量百分比是，玻璃纤维：高密度聚乙烯=30-100：0-90或0-30：70-100；
二、塑化造粒，将芯层、表层的原材料分别放入A双螺杆挤出机、B双螺杆挤出机，以转速40 r/ min、温度为150℃-175℃分别进行塑化造粒；
三、试样制备，采用共挤出工艺制备由滑石粉/玻璃纤维增强表层的芯-表结构木塑复合材料；共挤出系统有A、B两台双螺杆挤出机；芯层所需原料颗粒加入A双螺杆挤出机，表层所需原料颗粒加入B双螺杆挤出机，原料在成型模具内汇合后一次成型；共挤出时，A双螺杆挤出机进料口温度控制为155oC, 出料口温度控制在由170 ℃到130 ℃, 挤出速度以转速90 r/ min、温度为155℃-180℃进行塑化造粒；成型模具内的温度控制155℃ ； B双螺杆挤出机针对不同的表层配比，将温度控制在150-165℃；共挤出时，表层厚度控制在0.8-1.6 mm;
四、模具成型，塑化造粒后经A、B双螺杆挤出机挤出，进入成型模具汇合并一次成型；成型模具的截面尺寸为13 x 50 mm；
五、真空减压、冷却；
减压真空器尺寸保持为需制备的试样尺寸，试样挤出后通过2 m 的水雾冷淋槽进行冷却。
2.根据权利要求1所述的一种改性芯-表结构木塑复合材料的热膨胀和弯曲性能的方法，其特征是所述的工艺步骤一中的芯层：表层的质量百分比是，芯层：表层=1：1；其中芯层材料组份的质量百分比是，木粉：低密度聚乙烯：高密度聚乙烯：偶联剂：滑石粉=55：33：2：5：5；表层材料组份的质量百分比是，高密度聚乙烯：滑石粉：染色剂=49-98：0-49：2。
3.根据权利要求1所述的一种改性芯-表结构木塑复合材料的热膨胀和弯曲性能的方法，其特征是所述的工艺步骤一中的芯层：表层的质量百分比是，芯层：表层=1：1；其中芯层材料组份的质量百分比是，高密度聚乙烯：低密度聚乙烯：木粉：偶联剂：滑石粉=33：2：55：5：5；表层材料组份的质量百分比是，玻璃纤维：高密度聚乙烯=0-30：70-100。
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