CN104559277A - 木塑复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种木塑复合材料及其制备方法，该木塑复合材料含有塑料树脂、植物纤维、相容剂、润滑剂和填充剂；其中，相容剂选自乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、氯化聚乙烯、过氧化异丙苯、铝酸酯、钛酸酯类化合物、硅烷偶联剂、马来酸酐改性聚丙烯中的一种或多种；相对于100重量份的塑料树脂，木粉的含量为300-350重量份，相容剂的含量为2-15重量份，润滑剂的含量为2-6重量份，填充剂的含量为10-20重量份。通过该方法制得的木塑复合材料具有优异的韧性和耐热性。

Description

木塑复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料，具体地，涉及一种木塑复合材料及其制备方法。
背景技术
木塑复合材料是通过植物纤维和塑料树脂共混后加压成型而制得的复合材料。木塑复合材料现已广泛应用于包装、建筑等行业，与木材相比，具有易加工，强度高，防腐，防虫，防湿、使用寿命长和可回收利用等优点。虽然木塑复合材料已发展了一定的时间，但是仍具有以下弊端：木塑复合材料的韧性和耐热性均难以满足实际需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种木塑复合材料及其制备方法，通过该方法制得的木塑复合材料具有优异的韧性和耐热性。
为了实现上述目的，本发明提供了本发明提供了一种木塑复合材料，木塑复合材料含有塑料树脂、植物纤维、相容剂、润滑剂和填充剂；其中，相容剂选自乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、氯化聚乙烯、过氧化异丙苯、铝酸酯、钛酸酯类化合物、硅烷偶联剂、马来酸酐改性聚丙烯、中的一种或多种；相对于100重量份的塑料树脂，木粉的含量为300-350重量份，相容剂的含量为2-15重量份，润滑剂的含量为2-6重量份，填充剂的含量为10-20重量份。
本发明还提供了一种木塑复合材料的制备方法，制备方法包括：
a、将塑料树脂、植物纤维、相容剂、润滑剂和填充剂混合以制得混合物；
b、将混合物挤压成型以制得木塑复合材料；
其中，相容剂选自乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、氯化聚乙烯、过氧化异丙苯、铝酸酯、钛酸酯类化合物、硅烷偶联剂、马来酸酐改性聚丙烯、中的一种或多种；相对于100重量份的塑料树脂，木粉的用量为300-350重量份，相容剂的用量为2-15重量份，润滑剂的用量为2-6重量份，填充剂的用量为10-20重量份。
根据上述技术方案，本发明提供的木塑复合材料通过塑料树脂、植物纤维、相容剂、润滑剂和填充剂的协同作用使得制得的木塑复合材料具有优异的悬臂梁缺口冲击强度、弯曲强度和热变形温度。与现有的木塑复合材料相比，本发明提供的木塑复合材料的悬臂梁缺口冲击强度、弯曲强度和热变形温度的数值均有大幅度的提高，悬臂梁缺口冲击强度越高说明该木塑复合材料具有优异的韧性，弯曲强度越高表明该木塑复合材料具有优异的韧性，热变形温度越高表示该木塑复合材料具有优异的耐热性。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种木塑复合材料，木塑复合材料含有塑料树脂、植物纤维、相容剂、润滑剂和填充剂；其中，相容剂选自乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、氯化聚乙烯、过氧化异丙苯、铝酸酯、钛酸酯类化合物、硅烷偶联剂、马来酸酐改性聚丙烯、中的一种或多种；相对于100重量份的塑料树脂，木粉的含量为300-350重量份，相容剂的含量为2-15重量份，润滑剂的含量为2-6重量份，填充剂的含量为10-20重量份。
在本发明提供的木塑复合材料中，塑料树脂的具体种类可以在宽的范围内选择，但为了使得制得的木塑复合材料具有更优异的韧性和耐热性，优选地，塑料树脂选自聚乙烯树脂、聚丙烯树脂或聚氯乙烯树脂中的一种或多种。
在本发明提供的木塑复合材料中，植物纤维的粒径可以在宽的范围内选择，但为了使得制得的木塑复合材料具有更优异的韧性和耐热性，优选地，植物纤维的粒径为30目以上且含水量不大于10％。
在本发明提供的木塑复合材料中，植物纤维的粒径可以在宽的范围内选择，但为了使得制得的木塑复合材料具有更优异的韧性和耐热性，优选地，植物纤维选自木粉和/或农作物秸秆。
在本发明提供的木塑复合材料中，润滑剂的种类可以在宽的范围内选择，但为了使得制得的木塑复合材料具有更优异的韧性和耐热性，优选地，润滑剂选自硬脂酸、石蜡、硬脂酸锌、乙撑双脂肪酸酰胺、聚酯蜡和聚乙烯蜡中的一种或多种；
在本发明提供的木塑复合材料中，填充剂的种类可以在宽的范围内选择，但为了使得制得的木塑复合材料具有更优异的韧性和耐热性，优选地，填充剂选自碳酸钙、滑石粉、粉煤灰和工业矿渣中的一种或多种。
本发明还提供了一种木塑复合材料的制备方法，制备方法包括：
a、将塑料树脂、植物纤维、相容剂、润滑剂和填充剂混合以制得混合物；
b、将混合物挤压成型以制得木塑复合材料；
其中，相容剂选自乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、氯化聚乙烯、过氧化异丙苯、铝酸酯、钛酸酯类化合物、硅烷偶联剂、马来酸酐改性聚丙烯、中的一种或多种；相对于100重量份的塑料树脂，木粉的用量为300-350重量份，相容剂的用量为2-15重量份，润滑剂的用量为2-6重量份，填充剂的用量为10-20重量份。
在本发明提供的制备方法中，塑料树脂的具体种类可以在宽的范围内选择，但为了使得制得的木塑复合材料具有更优异的韧性和耐热性，优选地，塑料树脂选自聚乙烯树脂、聚丙烯树脂或聚氯乙烯树脂中的一种或多种。
在本发明提供的制备方法中，植物纤维的粒径可以在宽的范围内选择，但为了使得制得的木塑复合材料具有更优异的韧性和耐热性，优选地，植物纤维的粒径为30目以上且含水量不大于10％。
在本发明提供的制备方法中，植物纤维的粒径可以在宽的范围内选择，但为了使得制得的木塑复合材料具有更优异的韧性和耐热性，优选地，植物纤维选自木粉和/或农作物秸秆。
在本发明提供的制备方法中，润滑剂的种类可以在宽的范围内选择，但为了使得制得的木塑复合材料具有更优异的韧性和耐热性，优选地，润滑剂选自硬脂酸、石蜡、硬脂酸锌、乙撑双脂肪酸酰胺、聚酯蜡和聚乙烯蜡中的一种或多种；
在本发明提供的制备方法中，填充剂的种类可以在宽的范围内选择，但为了使得制得的木塑复合材料具有更优异的韧性和耐热性，优选地，填充剂选自碳酸钙、滑石粉、粉煤灰和工业矿渣中的一种或多种。
在本发明提供的制备方法中，混合的具体条件可以在宽的范围内选择，但为了使得制得的木塑复合材料具有更优异的韧性和耐热性，优选地，在步骤a中，混合满足以下条件：混合温度为90-100℃，混合时间为3-10min。
在本发明提供的制备方法中，加压成型的具体条件可以在宽的范围内选择，但为了使得制得的木塑复合材料具有更优异的韧性和耐热性，优选地，在步骤b中，挤压成型满足以下条件：挤压温度为120-170℃。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，悬臂梁缺口冲击强度参数通过GB1843-1996方法测得，弯曲强度通过GB9341-2000方法测得，弯曲强度通过GB1633-2000方法测得。
植物纤维为粒径为60目的木粉缺含水量为5％，购自南京桥盛办公家具有限公司的产品，EAA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)为美国陶氏化学公司牌号为3310的市售品，CPE(氯化聚乙烯)为潍坊亚星化学股份有限公司牌号为3315的市售品，EVA(乙烯-丙烯酸共聚物)为美国杜邦公司牌号为150的市售品，其余原料为常规市售品。
实施例1
在95℃下，将木粉320kg、塑料100kg(其中聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯的质量比为1:1:1)、6kg EVA、2kg EAA、1.2kg CPE、硬脂酸2kg、石蜡2kg、钛酸酯偶联剂1kg、碳酸钙5kg和粉煤灰10kg混合5min，然后在德国WP公司的ZSK-25双螺杆挤出机(挤出机的各段的机头温度分别为130℃、150℃、160℃、160℃、160℃、160℃、160℃)中挤出造粒制得木塑复合材料A1，该木塑复合材料的性能参数见表1。
实施例2
在95℃下，将木粉300kg、塑料100kg(其中聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯的质量比为1:1:1)、2kg EVA、硬脂酸2kg、钛酸酯偶联剂1kg、粉煤灰5kg和碳酸钙5kg混合5min，然后在德国WP公司的ZSK-25双螺杆挤出机(挤出机的各段的机头温度分别为130℃、150℃、160℃、160℃、160℃、160℃、160℃)中挤出造粒制得木塑复合材料A2，该木塑复合材料的性能参数见表1。
实施例3
在95℃下，将木粉350kg、塑料100kg(其中聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯的质量比为1:1:1)、6kg EVA、4kg EAA、2kg CPE、硬脂酸3kg、石蜡2kg、钛酸酯偶联剂1kg、碳酸钙10kg和粉煤灰10kg混合5min，然后在德国WP公司的ZSK-25双螺杆挤出机(挤出机的各段的机头温度分别为130℃、150℃、160℃、160℃、160℃、160℃、160℃)中挤出造粒制得木塑复合材料A3，该木塑复合材料的性能参数见表1。
对比例1
按照实施例1的方法进行制得木塑复合材料B1，所不同的是不含有EVA、EAA、CPE、碳酸钙和粉煤灰，硬脂酸为1kg，石蜡为1kg。该木塑复合材料的性能参数见表1。
对比例2
按照实施例1的方法进行制得木塑复合材料B2，所不同的是不含有EVA、EAA和CPE。该木塑复合材料的性能参数见表1。
对比例3
按照实施例1的方法进行制得木塑复合材料B3，所不同的是不含有碳酸钙和粉煤灰。该木塑复合材料的性能参数见表1。
对比例4
按照实施例1的方法进行制得木塑复合材料B4，所不同的是不含有硬脂酸和石蜡。该木塑复合材料的性能参数见表1。
表1
A1 A2 A3 B1 B2 B3 B4
悬臂梁缺口冲击强度(J/M2) 65.3 60.4 61.1 30.2 35.2 34.0 33.8
弯曲强度(MPa) 34.5 32.6 33.7 13.8 18.9 19.4 17.5
热变形温度(℃) 155 150 152 82 91 98 89
由上述实施例和对比例可知，本发明提供的具有优异的韧性和耐热性。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种木塑复合材料，其特征在于，所述木塑复合材料含有塑料树脂、植物纤维、相容剂、润滑剂和填充剂；其中，所述相容剂选自乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、氯化聚乙烯、过氧化异丙苯、铝酸酯、钛酸酯类化合物、硅烷偶联剂、马来酸酐改性聚丙烯、中的一种或多种；相对于100重量份的塑料树脂，所述木粉的含量为300-350重量份，所述相容剂的含量为2-15重量份，所述润滑剂的含量为2-6重量份，所述填充剂的含量为10-20重量份。
2.根据权利要求1所述的木塑复合材料，其中，所述塑料树脂选自聚乙烯树脂、聚丙烯树脂或聚氯乙烯树脂中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的木塑复合材料，其中，所述植物纤维的粒径为30目以上且含水量不大于10％；
优选地，所述植物纤维选自木粉和/或农作物秸秆。
4.根据权利要求1所述的木塑复合材料，其中，所述润滑剂选自硬脂酸、石蜡、硬脂酸锌、乙撑双脂肪酸酰胺、聚酯蜡和聚乙烯蜡中的一种或多种；
优选地，所述填充剂选自碳酸钙、滑石粉、粉煤灰和工业矿渣中的一种或多种。
5.一种木塑复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
a、将塑料树脂、植物纤维、相容剂、润滑剂和填充剂混合以制得混合物；
b、将所述混合物挤压成型以制得木塑复合材料；
其中，所述相容剂选自乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、氯化聚乙烯、过氧化异丙苯、铝酸酯、钛酸酯类化合物、硅烷偶联剂、马来酸酐改性聚丙烯、中的一种或多种；相对于100重量份的塑料树脂，所述木粉的用量为300-350重量份，所述相容剂的用量为2-15重量份，所述润滑剂的用量为2-6重量份，所述填充剂的用量为10-20重量份。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述塑料树脂选自聚乙烯树脂、聚丙烯树脂或聚氯乙烯树脂中的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述植物纤维的粒径为30目以上且含水量不大于10％；
优选地，所述植物纤维选自木粉和/或农作物秸秆。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述润滑剂选自硬脂酸、石蜡、硬脂酸锌、乙撑双脂肪酸酰胺、聚酯蜡和聚乙烯蜡中的一种或多种；
优选地，所述填充剂选自碳酸钙、滑石粉、粉煤灰和工业矿渣中的一种或多种。
9.根据权利要求5-8中的任意一项所述的制备方法，其中，在步骤a中，所述混合满足以下条件：混合温度为90-100℃，混合时间为3-10min。
10.根据权利要求5-8中的任意一项所述的制备方法，其中，在步骤b中，所述挤压成型满足以下条件：挤压温度为120-170℃。
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