CN104177740A - 一种高流动性聚乙烯醇/木质素木塑复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高流动性聚乙烯醇/木质素木塑复合材料及制备方法。该发明材料是一种高流动性聚乙烯醇/木质素木塑复合材料。制备该复合材料的技术工艺的创新性体现在：利用氢氧化镁和碳酸钙抑制聚乙烯醇（PVA）分解，并通过聚丙烯和乙二醇降低PVA分解温度，以聚乙烯醇(PVA)为基体和木质素共混，利用PVA聚合制备高强度、高流动性的PVA/木质素木塑复合材料。最终将PVA和木质素通过双螺杆挤出机共混挤出，牵引、冷却、切粒后得到改性高流动性PVA/木质素木塑复合材料。在木塑复合材料制品领域，高流动性PVA/木质素木塑复合材料可提高其生产效率，节约生产成本，实现木塑复合材料的注塑成型和制备各种异型材及特殊形状的制品，丰富木塑复合材料的产品种类，同时兼顾木塑复合材料质轻、耐老化、防潮和抗虫蛀等特性。
Description
技术领域
本发明涉及高分子复合材料领域，具体涉及一种高流动性聚乙烯醇/木质素木塑复合材料及其制备方法。主要应用于室内装潢、风景园林等装饰品领域。
背景技术
木塑复合材料作为一种新兴的环保材料具备优良的物理性能，可代替木质产品大量节约森林资源，处理大量废旧塑料及木材加工中废弃木料，有利于保护生态环境，其中木塑复合材料的生产效率较低一直是困扰其普及的难点，同时其材料的流动性低导致产品瑕疵较多，无法注塑成型都是其面临的主要问题。高流动性聚乙烯醇/木质素木塑复合材料不但可以大幅提高生产效率，降低生产成本，同时可实现注塑成型。木塑复合材料注塑成型是一个较新的研究领域，可提高制品的生产效率，实现自动化生产，制备外形复杂的制品。
发明内容
本发明制备了一种高流动性PVA/木质素木塑复合材料，该材料制备的制品用于室内装潢、风景园林、工艺品等领域，利用稳定剂降低聚乙烯醇/木质素木塑复合材料中PVA的分解温度，保证基体树脂的顺利挤出，利用增塑剂提高木质素的塑化度改善其流动性，降低其在螺杆中的摩擦力，该复合材料具备良好的力学性能，并且质轻、耐老化、防潮和抗虫蛀。
技术方案：
上述高流动性聚乙烯醇/木质素木塑复合材料的制备方法包括：
步骤一、将PVA在80~90℃下烘干4~5小时，使其含水率低于1%；
步骤二、以丙三醇和乙二醇为增塑剂对PVA进行处理；
步骤三、将木质素、氢氧化镁、碳酸钙、PVA 放入高速混合机中，在常温下搅拌5~10分钟；
步骤四、将步骤三混合后的物料加入双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混挤出、水冷。风刀冷却、造粒、均化、包装；其中双；螺杆挤出机的温度设置为：后段温度为190~200℃，中段和前段温度为200~210℃，螺杆转速为50~60r/min。
本发明解决了PVA/木质素木塑复合材料的成型问题。丰富了木塑复合材料的制品的种类，同时增加PVA/木质素木塑复合材料流动性可大幅提高生产效率，降低生产成本，稳定剂可降低PVA聚合温度，防止PVA分解、碳化，增塑剂可延缓PVA的降解保证复合材料的顺利成型，并使得材料的具备良好的机械性能，满足室内装潢、风景园林等领域的使用。
具体实例：
为便于进一步说明本发明，下面结合具体实施例对本发明进行说明：
主要原料聚乙烯醇（2099），聚合度1900~2100，分子量86000~92000；稳定剂使用氢氧化镁和碳酸钙组合（比例为1:1）；填料为木质素；增塑剂为丙三醇和乙二醇的组合（比例为1:1）；双螺杆挤出机一区温度：185~190℃，二区温度：185~190℃，三区温度：195~210℃，四区温度：195~210℃，五区温度：195~210℃，六区温度：195~210℃，，压力为5~8MPa，螺杆长径比为35~40，主机转速70~120r/min。将各个组分按比例混合均匀置于双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出造粒。
各实施例具体检测标准如下：
缺口冲击强度 ISO179
拉伸强度 ISO527
弯曲强度 ISO178
熔融指数 ISO1133
实施例1~4对应的各个组分用量及各个实施例配方对应的样品性能（见表1和表2）
表1 实施例1~4的配方表
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
| 原料 | 用量（份） | 用量（份） | 用量（份） | 用量（份） |
| PVA | 85 | 75 | 77 | 67 |
| 木质素 | 15 | 15 | 15 | 15 |
| 氢氧化镁 | 5 | 5 | ||
| 碳酸钙 | 5 | 5 | ||
| 丙三醇 | 4 | 4 | ||
| 乙二醇 | 4 | 4 |
表2 实施例1~4的物理性能表
| 检测项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 缺口冲击强度（KJ/m2） | 7.2 | 9.2 | 6.3 | 10.5 |
| 拉伸强度MPa | 19.8 | 24.4 | 22.3 | 30.5 |
| 弯曲强度MPa | 35.2 | 42.1 | 37.1 | 44.6 |
| 熔融指数 | 9.3 | 11.2 | 10.3 | 19.6 |
通过表2实施例1~4的材料物性对比分析可知，采用稳定剂氢氧化镁和碳酸钙组合、增塑剂丙三醇和乙二醇，制备的PVA/木质素木塑复合材料和未添加任何助剂的PVA/木质素木塑复合材料进行对比。添加稳定剂和增塑剂的改性PVA/木质素木塑复合材料的拉伸强度，弯曲强度和冲击强度均比单独添加稳定剂、增塑剂以及未添加任何助剂的PVA/木质素木塑复合材料的性能高。通过以上工艺制备一种高流动性聚乙烯醇/木质素木塑复合材料，并通过添加助剂改善材料的流动性和物理学性能。
Claims (5)
1.该高流动性PVA/木质素木塑复合材料的配方组成如下所示：
PVA 65~70%
木质素 15~18%
稳定剂 10~12%
增塑剂 8~10%。
2.根据权利要求1所述的高流动性PVA/木质素木塑复合材料,其特征在于：所述的PVA 高分子量，分子量：86000~92000，含水率低于1%。
3.根据权利要求1所述的高流动性PVA/木质素木塑复合材料,其特征在于：所述的稳定剂为氢氧化镁和碳酸钙复配比例为1:1。
4.根据权利要求1所述的高流动性PVA/木质素木塑复合材料,其特征在于：所述的增塑剂为丙三醇和乙二醇复配比例为1:1。
5.根据权利要求1所述的高流动性PVA/木质素木塑复合材料,其特征在于：
步骤一，将PVA在80~90℃下烘干4~5小时，使其含水率低于1%；
步骤二，以丙三醇和乙二醇为增塑剂对PVA进行处理；
步骤三，将木质素、氢氧化镁、碳酸钙、PVA 放入高速混合机中，在常温下搅拌5~10分钟；
步骤四，将步骤三混合后的物料加入双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化、包装，其中双螺杆挤出机的温度设置为：后段温度为190~200℃，中段和前段温度为200~210℃，螺杆转速为50~60r/min。
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|---|---|---|---|---|
| CN105949807A (zh) * | 2016-06-13 | 2016-09-21 | 华南理工大学 | 聚乙烯醇基木塑复合材料及其熔融加工方法 |
| CN114591581A (zh) * | 2020-12-03 | 2022-06-07 | 中国石油化工股份有限公司 | 低异味聚乙烯醇热塑性树脂及其制备方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN101760037A (zh) * | 2008-12-23 | 2010-06-30 | 金发科技股份有限公司 | 完全降解的植物粉改性热塑性复合材料及其制备方法 |
| JP4916058B2 (ja) * | 2001-07-19 | 2012-04-11 | 日本合成化学工業株式会社 | 溶融成形用ポリビニルアルコール系樹脂組成物 |
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