CN103087409B - 浸渍木粉填充聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种浸渍木粉填充聚丙烯复合材料及其制备方法，所述浸渍木粉填充聚丙烯复合材料，由以下重量份的原料组成：70-90份聚丙烯、10-30份木粉，1-3份浸渍加工助剂，所述浸渍加工助剂，由以下重量份的原料组成：硬脂酸酰胺10-30份、MA-g-PP相容剂50-70份、3-氨基丙基三甲氧基硅烷10-30份和MA-g-PE相容剂10-30份。本发明的浸渍木粉填充聚丙烯复合材料的冲击强度、拉伸强度和模量得到大幅度提高，能够满足多种场合的生产工艺和使用性能的要求。
Description
技术领域：
本发明涉及一种木塑材料及其制备方法，特别是一种浸渍木粉填充聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术：
随着全球经济发展，近20多年来塑料的用量急速上升，废旧塑料垃圾对环境造成的污染也日益严重。同时森林资源被大量砍伐，已对生态环境造成极大的破坏。因此保护森林资源，保护生态环境已成为新世纪人类共同追求的目标。
木塑复合材料(WoodPlasticsComposites，简称WPC)是用木粉、木纤维或植物纤维填充、增强的改性热塑性材料，兼有木材和塑料的成本和性能的优点，经成型可得到型材、板材或其他制品，具有质量轻，成本低，对设备磨损小，环保等优点。聚丙烯(PP)具有熔点高、耐热性好、密度小、力学性能优良、化学稳定性好、价格低等优点，作为木粉复合材料的基体有很多优势。然而纯聚丙烯木塑复合材料冲击性能较差，目前国内外的研究多采用添加相容剂或者弹性体的方法来改善其冲击性能，如在我国专利CN1821295A中就采用了加入离子聚合物(乙烯-甲基丙烯酸共聚物)作为相容剂，用量比例为混合料的5-10wt％，但是此种方法成本相对较高。我国专利CN 101070406A中就采用了加入过氧化物和多官能团单体，但是此种方法由于加入过氧化物，对加工设备影响较大，容易腐蚀设备。
发明内容：
针对现有技术存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题之一是提供一种浸渍木粉填充聚丙烯复合材料。
本发明所要解决的技术问题之二是提供上述浸渍木粉填充聚丙烯复合材料的制备方法。
本发明的技术问题，是通过下述技术方案得以实现的：
一种浸渍木粉填充聚丙烯复合材料，由以下重量份的原料组成：70-90份聚丙烯、10-30份木粉，1-3份浸渍加工助剂。
所述浸渍加工助剂，由以下重量份的原料组成：硬脂酸酰胺10-30份、MA-g-PP相容剂50-70份、3-氨基丙基三甲氧基硅烷10-30份和MA-g-PE相容剂10-30份。
硬脂酸酰胺，英文名称:Octadecanamide,CAS NO.:124-26-5。
MA-g-PP相容剂，称为：马来酸酐接枝聚丙烯，又称：马来酸酐-聚丙烯接枝共聚物。其商业牌号有：Epolene-43、Epolene G-3003、Youmex1010、科聚亚公司的Polybond 3200。
3-氨基丙基三甲氧基硅烷，CAS No:13822-56-5。
MA-g-PE相容剂，称为马来酸酐-聚乙烯接枝共聚物。其商业牌号有：科聚亚公司的Polybond 3009、Youmex CA60。
将硬脂酸酰胺、MA-g-PP相容剂、3-氨基丙基三甲氧基硅烷和MA-g-PE相容剂搅拌混合均匀，即可制得该浸渍加工助剂。
采用本行业通用的方法，即可制得本发明的浸渍木粉填充聚丙烯复合材料。
本发明还提供了一种浸渍木粉填充聚丙烯复合材料的制备方法：
（1）将硬脂酸酰胺、MA-g-PP相容剂、3-氨基丙基三甲氧基硅烷和MA-g-PE相容剂搅拌混合均匀，制得浸渍加工助剂；
（2）将木粉160-220℃加热干燥，控制干燥后的木粉含水量为0.2-0.8wt%；
（3）将浸渍加工助剂加入干燥后的木粉中，在60-90℃搅拌均匀，制得改性木粉；
（4）将改性木粉与聚丙烯混合，在密炼机中共混，制得本发明的浸渍木粉填充聚丙烯复合材料。
优选的，
所述木粉为松木粉、杨木粉、柳桉木粉、刺柏木粉或杉木粉。
所述木粉粒径为50-200目。
所述聚丙烯熔融指数为4-18g/10min。
所述步骤（4）中，将改性木粉与聚丙烯混合，170-190℃下在密炼机中共混10-20min，密炼机转速50-100rpm。
本发明的浸渍木粉填充聚丙烯复合材料的冲击强度、拉伸强度和模量得到大幅度提高，能够满足多种场合的生产工艺和使用性能的要求。
具体实施方式：
下面实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。
以下实施例和对比例所用聚丙烯为均聚聚丙烯，熔融指数为6g/10min(F401，扬子石化集团)；木粉为松木粉，粒径70-80目；MA-g-PP相容剂，科聚亚公司的Polybond 3200；MA-g-PE相容剂，科聚亚公司的Polybond 3009。
实施例1
（1）称取硬脂酸酰胺20克、MA-g-PP相容剂60克、3-氨基丙基三甲氧基硅烷20克和MA-g-PE相容剂20克。将各原料搅拌混合均匀，即可制得该浸渍加工助剂。
（2）将木粉在200℃加热干燥，控制干燥后的木粉含水量为0.6wt%左右；
（3）称取上述浸渍加工助剂20克加入到干燥后的200克木粉中，在80℃搅拌均匀，制得改性木粉；
（4）将改性木粉与800克聚丙烯混合，180℃下在Haake密炼机中共混15min，密炼机转速80rpm，制得浸渍木粉填充聚丙烯复合材料。
随后在平板硫化仪上压片制备标准样条，分别按ASTMD638，ASTMD256标准测试拉伸、冲击等性能指标。测试结果如表1所示。
对比例1
将80g聚丙烯与20g干燥后的松木粉（含水量0.6wt%左右）混合均匀，180℃下在Haake密炼机中共混15min，密炼机转速80rpm，得到纯浸渍木粉填充聚丙烯复合材料。随后在平板硫化仪上压片制备标准样条，分别按ASTMD638，ASTMD256标准测试拉伸、冲击等性能指标。测试结果如表1所示。
对比例2
（1）将木粉在200℃加热干燥，控制干燥后的木粉含水量为0.6wt%左右；
（2）称取MA-g-PP相容剂20克加入到干燥后的200克木粉中，在80℃搅拌均匀，制得改性木粉；
（3）将改性木粉与800克聚丙烯混合，180℃下在Haake密炼机中共混15min，密炼机转速80rpm，制得浸渍木粉填充聚丙烯复合材料。
随后在平板硫化仪上压片制备标准样条，分别按ASTMD638，ASTMD256标准测试拉伸、冲击等性能指标。测试结果如表1所示。
表1
| 缺口冲击强度，J/m | 拉伸强度，MPa | 杨氏模量，MPa | |
| 实施例1 | 22.9 | 25.8 | 894 |
| 对比例1 | 19.8 | 22.2 | 789 |
| 对比例2 | 21.8 | 23.8 | 826 |
从表1可以看出，采用本发明的浸渍加工助剂的浸渍木粉填充聚丙烯复合材料与未添加浸渍加工助剂处理的浸渍木粉填充聚丙烯复合材料相比，具有良好的冲击韧性，较高的拉伸强度和杨氏模量。采用本发明的浸渍加工助剂的浸渍木粉填充聚丙烯复合材料与单独添加一种偶联剂处理的浸渍木粉填充聚丙烯复合材料相比，也具有良好的冲击韧性，较高的拉伸强度和杨氏模量。因此，本发明制备的浸渍木粉填充聚丙烯复合材料具有优良的综合性能，能够满足多种场合成型工艺和使用性能的要求。
Claims (6)
1.一种浸渍木粉填充聚丙烯复合材料，其特征在于，由以下重量份的原料组成：70-90份聚丙烯、10-30份木粉，1-3份浸渍加工助剂；
所述浸渍加工助剂，由以下重量份的原料组成：硬脂酸酰胺10-30份、MA-g-PP相容剂50-70份、3-氨基丙基三甲氧基硅烷10-30份和MA-g-PE相容剂10-30份。
2.如权利要求1所述的浸渍木粉填充聚丙烯复合材料，其特征在于：所述木粉为松木粉、杨木粉、柳桉木粉、刺柏木粉或杉木粉。
3.如权利要求1或2所述的浸渍木粉填充聚丙烯复合材料，其特征在于：所述木粉粒径为50-200目。
4.如权利要求1或2所述的浸渍木粉填充聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯熔融指数为4-18g/10min。
5.如权利要求1-4中任一项所述的浸渍木粉填充聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，由下述步骤组成：
(1)将硬脂酸酰胺、MA-g-PP相容剂、3-氨基丙基三甲氧基硅烷和MA-g-PE相容剂搅拌混合均匀，制得浸渍加工助剂；
(2)将木粉160-220℃加热干燥，控制干燥后的木粉含水量为0.2-0.8wt％；
(3)将浸渍加工助剂加入干燥后的木粉中，在60-90℃搅拌均匀，制得改性木粉；
(4)将改性木粉与聚丙烯混合，在密炼机中共混。
6.如权利要求5所述的浸渍木粉填充聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，将改性木粉与聚丙烯混合，170-190℃下在密炼机中共混10-20min，密炼机转速50-100rpm。
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