CN103641964A - 混杂塑料/木粉复合材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混杂塑料/木粉复合材料的制备方法，通过直接反应增容方法来制备混杂塑料/木粉复合材料，使组份中不同树脂均与木粉接枝，从而增强树脂与木粉间的界面结合强度；并以接枝木粉粒子为纽带，增强了不同树脂间的结合强度。

Description

混杂塑料/木粉复合材料的制备方法

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一种混杂塑料/木粉复合材料的制备方法。

背景技术

增加木塑两相的相容性是制备高性能木塑复合材料(WPC)的必要手段。增容方法有多种，其中包括：利用乙酸酐、苯甲酰氯、乙二酸和十六醇等试剂处理木质填料，通过酯化反应在填料表面引入烃基，降低木粉表面极性，缩小木塑两相的极性差距，从而增加木塑两相的相容性；利用硅烷、钛酸酯、铝酸酯和异氰酸酯等偶联剂对木质填料进行表面处理来增强木塑两相的亲和力；通过化学反应在木塑两相间形成键接来提高木塑两相的结合力，即反应增容。反应增容效果显著，作用持久，因而受到人们的日益重视。

反应增容最初用于高分子合金。如聚酰胺、聚酯等与聚烯烃共混时，可添加马来酸酐(MAH)接枝聚烯烃进行增容。MAH接枝聚烯烃的主链可很好地与聚烯烃相容，而MAH侧基能与聚酰胺和聚酯的氨基或羟基等反应，在两相间形成化学键接。聚苯乙烯与聚烯烃类聚合物共混时，可通过Fridel-Crafts反应，直接将聚烯烃分子链接枝到聚苯乙烯的苯环上，从而实现两相间的反应增容。近年来，反应增容也逐渐用于高分子复合材料。研究表明，在WPC中添加MAH接枝高聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)接枝高聚物和丙烯酸-乙烯基单体共聚物等带有酸酐基、环氧基或羧基的高分子增容剂后，熔融共混时，高分子增容剂的酸酐基、环氧基或羧基能与木质填料表面的羟基反应形成共价键，而其长链部分能与树脂分子链缠结在一起，从而增加木塑两相的相容性。

现有技术实现了单一塑料/木粉复合材料的直接反应增容，有效地提高了单一塑料/木粉复合材料的物理机械性能。但废旧塑料/木粉复合材料大多是混杂塑料/木粉复合材料，而现有技术未涉及混杂塑料/木粉复合材料的直接反应增容。要制备高性能的混杂塑料/木粉复合材料，则不仅需要增强不同树脂与木粉的结合强度，而且要增强不同树脂相互之间的结合强度，避免其在长期使用过程中分离和开裂，现有技术中还没有报道过有效的处理混杂塑料的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种混杂塑料/木粉复合材料的制备方法，在提高木塑两相界面结合强度的同时，提高塑料中不同树脂之间的界面结合强度，从而有效改善混杂塑料/木粉复合材料的物理机械性能。

在本发明的一方面一种混杂塑料/木粉复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：木粉在95-110℃下鼓风干燥10-14小时后加入高速混合机，再依次加入聚乙烯、聚丙烯、增容单体、苯乙烯、过氧化二异丙苯和亚磷酸三苯酯，混合3-7min，转速1400-1500转/分钟；初混物通过双螺杆挤出机挤出后冷却切粒得到混杂塑料/木粉复合材料粒料；混杂塑料/木粉复合材料粒料通过注塑或二次挤出得到混杂塑料/木粉复合材料制品。

在本发明的一个优选实施方式中，所述的增容单体选自甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐、丙烯酸中的一种或者多种的组合，优选为甲基丙烯酸缩水甘油酯。

在本发明的另一个优选实施方式中，所述的木粉、聚乙烯、聚丙烯、增容单体、苯乙烯、过氧化二异丙苯和亚磷酸三苯酯的用量配比为30-50：25-35：25-35：1-2：1-2：0.2-0.4：0.6-1.5。

在本发明的另一个优选实施方式中，所述的聚乙烯和聚丙烯都是回收粒料或粉料。

在本发明的另一个优选实施方式中，双螺杆挤出机挤出工艺条件为：

本发明通过直接反应增容方法来制备混杂塑料/木粉复合材料，使组份中不同树脂均与木粉接枝，从而增强树脂与木粉间的界面结合强度；并以接枝木粉粒子为纽带，增强了不同树脂间的结合强度。

附图说明

图1：聚乙烯/聚丙烯/木粉复合材料冲击断面扫描电镜照片(增容前)

图2：聚乙烯/聚丙烯/木粉复合材料冲击断面扫描电镜照片(增容后)

具体实施方式

实施例一

原料：聚乙烯：回收粒料；聚丙烯：回收粒料；木粉：150μm；甲基丙烯酸缩水甘油酯：分析纯，美国DOW化学品公司；苯乙烯、过氧化二异丙苯、亚磷酸三苯酯：化学纯，国药集团化学试剂有限公司。

木粉在100℃下鼓风干燥12小时后加入高速混合机，再依次加入聚乙烯、聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯、过氧化二异丙苯和亚磷酸三苯酯，混合5min，各组分配比见表1。初混物通过双螺杆挤出机挤出后冷却切粒得到WPC粒料，挤出工艺条件见表2。WPC粒料可通过注塑或二次挤出得到最终产品。

表1各组份配比

表2挤出工艺条件

增容效果：通过甲基丙烯酸缩水甘油酯及共单体苯乙烯对聚乙烯/聚丙烯/木粉复合材料的直接反应增容，木塑两相界面结合情况明显改善(图1和图2)，增容前木塑两相间有明显间隙，而增容后木塑两相界面已不明显；物理力学性能明显提高(表3)，其中热变形温度由98℃提高至102℃，拉伸强度由18.9MPa提高至26.0MPa，弯曲强度由26.6MPa提高至32.4MPa。

表3聚乙烯/聚丙烯/木粉复合材料增容前后的性能比较

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种混杂塑料/木粉复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：木粉在95-110℃下鼓风干燥10-14小时后加入混合机，再依次加入聚乙烯、聚丙烯、增容单体、苯乙烯、过氧化二异丙苯和亚磷酸三苯酯，混合3-7min，混合机转速1400-1500转/分钟；初混物通过双螺杆挤出机挤出后冷却切粒得到混杂塑料/木粉复合材料粒料；混杂塑料/木粉复合材料粒料通过注塑或二次挤出得到混杂塑料/木粉复合材料制品。

2.根据权利要求1所述的制备方法，所述的增容单体选自甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐、丙烯酸中的一种或者多种的组合，优选为甲基丙烯酸缩水甘油酯。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，所述的木粉、聚乙烯、聚丙烯、增容单体、苯乙烯、过氧化二异丙苯和亚磷酸三苯酯的用量配比为30-50：25-35：25-35：1-2：1-2：0.2-0.4：0.6-1.5。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的制备方法，所述的聚乙烯和聚丙烯都是回收粒料或粉料。

5.根据权利要求1或2所述的制备方法，双螺杆挤出机挤出工艺条件为：

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