CN104974404A - 一种木塑复合材料的制备方法 - Google Patents

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张峰
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Abstract

本发明提供了一种木塑复合材料的制备方法，具体步骤为：按重量份数计，将100份回收热塑性塑料、5～40份油脂吸附剂滤饼颗粒、30～60份木粉和2～10份接枝相容剂进行初步混合；将初步混合后的原料，挤出成型，再冷却定型，得到木塑复合材料。由于含有8％左右的油脂，油脂吸附剂滤饼的添加可以极大的提高木塑复合材料的加工流动性，提高木塑复合材料生产效率，降低能耗，并降低成本。本发明工艺简单，在按规定配方和挤出成型条件下，可连续生产出木塑复合材料产品。

Description

一种木塑复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及工业废弃物的回收利用方法，具体涉及一种木塑复合材料的制备方法。
背景技术
油脂吸附剂是粒径在100微米以下的酸性白土(膨润土)或者吸附白土(凹凸棒石粘土)。油脂工业中使用白土的目的是脱除油脂中的色素、胶质和皂类，我国每年用于油脂吸附剂的白土超过10万吨。由于使用后的油脂吸附剂滤饼无法再生利用，只能当做垃圾处理，白白浪费了资源。
木塑复合材料是指采用木粉(植物纤维粉)和热塑性塑料(含回收塑料)，经混炼加工制成的新型绿色环保材料。木塑复合材料具有美观、低维护、防潮防腐蚀性等特点，被广泛地应用于铺板、铁路轨枕及园林景观等领域。木塑复合材料及其制备方法已有相应的研究，例如公开号为CN101215420A的中国专利，公开了一种用废旧塑料混合物制备的木塑复合材料及其制备方法，改木塑复合材料由木质纤维材料、改性废旧塑料共混物和润滑剂制成。制备方法为：制备改性废旧塑料共混物，然后木质纤维材料、改性废旧塑料共混物和润滑剂混合，再采用连续挤出成型技术，即得到木塑复合材料。公开号为CN101708614A的专利申请公开了一种高强度木塑复合材料板材及其制备方法，该材料是由硅烷偶联剂处理纳米二氧化钛得到改性纳米二氧化钛，由改性纳米二氧化钛、塑料粒子、马来酸酐接枝塑料粒子、硬脂酸钙等机械搅拌并挤出造粒得到改性塑料粒子，由改性塑料粒子、木粉、萜烯树脂、短切玻纤、白油、抗氧剂等通过机械搅拌、挤出熔融共混、造粒，得到高强度木塑复合材料粒子，最后采用机器将所得高强度木塑复合材料粒子挤出成型高强度木塑复合材料板材。
上述现有技术中木塑复合材料的制作过程中都用到了木粉或木质纤维，木粉的大量使用会使木塑复合材料防腐蚀性能的降低；同时，木粉的流动性低会导致木塑复合材料加工性差，熔体压力大，加工过程中不仅木粉容易因剪切升温而碳化，而且能耗也较大。此外，木粉的大量使用必将造成木材资源的枯竭。因此，寻找木粉的替代材料以及提高木塑复合材料的加工流动性、降低加工能耗已成为木塑复合材料生产厂家的当务之急。
发明内容
发明目的：针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种利用油脂吸附剂滤饼制备木塑复合材料的方法。本方法采用干燥粉碎后油脂吸附剂滤饼替代部分木粉，用于木塑复合材料的生产，可提高木塑复合材料的加工流动性，降低成本和能耗。
技术方案：
本发明提供了一种木塑复合材料的制备方法，具体步骤为：按重量份数计，将100份回收热塑性塑料、5～40份油脂吸附剂滤饼颗粒、30～60份木粉和2～10份接枝相容剂进行初步混合；将初步混合后的原料，挤出成型，再冷却定型，得到木塑复合材料。
所述的热塑性塑料为回收获得的聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯中的一种或多种。
所述的油脂吸附剂滤饼颗粒为颗粒粒径小于100微米且含水率小于0.5％的颗粒，其粒径优选小于100微米。该颗粒的制备方法如下：将油脂吸附剂滤饼破碎后，在100～120℃干燥30～60分钟后得到的颗粒。所述的油脂吸附剂滤饼是酸性白土或者吸附白土应用于植物油和动物油脱色精炼后的剩余物。一般粒径在100微米以下。该滤饼含有8％质量含量的有机油脂，与热塑性树脂相容性好。油脂吸附剂滤饼在加工过程中均匀分散，起到了润滑作用，提高木塑复合材料的加工流动性。
所述木粉的细度为100目全通过，该木粉中的水分含量小于2％。
所述的接枝相容剂为聚烯烃接枝马来酸酐、乙烯-乙酸乙烯共聚树脂接枝马来酸酐或聚烯烃弹性体接枝马来酸酐所得到的接枝共聚物中的一种或多种。
所述的初步混合，采用高速混合机，的混合时间为5～10分钟，转速为300～500转/分钟。
所述的挤出成型，成型温度为140～180℃，挤出速度为500～700mm/min。
更进一步的，研究发现，当各组分配比优选为：100份回收热塑性塑料、30份油脂吸附剂滤饼颗粒、30份木粉和4份接枝相容剂时，得到的木塑材料冲击强度较高，具有更好的韧性，性能较好。
有益效果：由于含有8％左右的油脂，油脂吸附剂滤饼的添加可以极大的提高木塑复合材料的加工流动性，提高木塑复合材料生产效率，降低能耗，并降低成本。
本发明工艺简单，在按规定配方和挤出成型条件下，可连续生产出木塑复合材料产品。
本发明所采用的原料均为废弃物，实现了工业废弃物的回收利用，变废为宝，有利于环境的保护及资源的利用。
具体实施方式：
下面对本发明的实施例作详细说明。
实施例1
第一步、按重量比例将100份回收聚丙烯(PP)、10份油脂吸附剂滤饼颗粒、60份木粉和4份马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)在高速混合机中初步混合8分钟；
第二步、将初步混合后的原料送入挤出机进行挤出成型处理，再经冷却定型后制成木塑复合材料。
所述的挤出成型挤出温度160～180℃，挤出速度600mm/min。
挤出机机头处的熔体压力分别为10.9MPa，制备得到的颗粒熔体流动速率为1.1g/10min，经测试，所得木塑复合材料，吸水厚度膨胀率为0.16％，拉伸强度为30.5MPa，缺口冲击强度为3.6KJ/m2。
实施例2
第一步、按重量比例将100份回收聚丙烯(PP)、20份油脂吸附剂滤饼颗粒、60份木粉和4份马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)在高速混合机中初步混合8分钟；
第二步、将初步混合后的原料送入挤出机进行挤出成型处理，再经冷却定型后制成木塑复合材料。
所述的挤出成型挤出温度160～180℃，挤出速度600mm/min。
挤出机机头处的熔体压力分别为9.6MPa，制备得到的颗粒熔体流动速率为1.9g/10min，经测试，所得木塑复合材料，吸水厚度膨胀率为0.14％，拉伸强度为28.9MPa，缺口冲击强度为3.9KJ/m2。
实施例3
第一步、按重量比例将100份回收聚丙烯(PP)、30份油脂吸附剂滤饼颗粒、60份木粉和4份马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)在高速混合机中初步混合8分钟；
第二步、将初步混合后的原料送入挤出机进行挤出成型处理，再经冷却定型后制成木塑复合材料。
所述的挤出成型挤出温度160～180℃，挤出速度600mm/min。
挤出机机头处的熔体压力分别为8.2MPa，制备得到的颗粒熔体流动速率为2.5g/10min，经测试，所得木塑复合材料，吸水厚度膨胀率为0.13％，拉伸强度为27.4MPa，缺口冲击强度为4.0KJ/m2。
实施例4
第一步、按重量比例将100份回收聚丙烯(PP)、40份油脂吸附剂滤饼颗粒、60份木粉和4份马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)在高速混合机中初步混合8分钟；
第二步、将初步混合后的原料送入挤出机进行挤出成型处理，再经冷却定型后制成木塑复合材料。
所述的挤出成型挤出温度160～180℃，挤出速度600mm/min。
挤出机机头处的熔体压力分别为7.1MPa，制备得到的颗粒熔体流动速率为3.3g/10min，经测试，所得木塑复合材料，吸水厚度膨胀率为0.12％，拉伸强度为28.9MPa，缺口冲击强度为4.3KJ/m2。
实施例5
第一步、按重量比例将100份回收聚丙烯(PP)、30份油脂吸附剂滤饼颗粒、60份木粉和4份马来酸酐接枝POE(POE-g-MAH)在高速混合机中初步混合8分钟；
第二步、将初步混合后的原料送入挤出机进行挤出成型处理，再经冷却定型后制成木塑复合材料。
所述的挤出成型挤出温度160～180℃，挤出速度600mm/min。
挤出机机头处的熔体压力分别为6.8MPa，制备得到的颗粒熔体流动速率为3.6g/10min，经测试，所得木塑复合材料，吸水厚度膨胀率为0.10％，拉伸强度为26.8MPa，缺口冲击强度为4.5KJ/m2。
实施例6
第一步、按重量比例将100份回收聚丙烯(PP)、30份油脂吸附剂滤饼颗粒、60份木粉和4份甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯(PP-g-GMA)在高速混合机中初步混合6分钟；
第二步、将初步混合后的原料送入挤出机进行挤出成型处理，再经冷却定型后制成木塑复合材料。
所述的挤出成型挤出温度160～180℃，挤出速度600mm/min。
挤出机机头处的熔体压力分别为7.2MPa，制备得到的颗粒熔体流动速率为3.2g/10min，经测试，所得木塑复合材料，吸水厚度膨胀率为0.15％，拉伸强度为25.3MPa，缺口冲击强度为3.4KJ/m2。
从实施例3、5、6可以看出，在其他成分相同时，采用马来酸酐接枝POE作为相容剂得到木塑材料，其缺口冲击强度最高，比采用马来酸酐接枝聚丙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯都高，是比较好的相容剂。
实施例7
第一步、按重量比例将100份回收聚丙烯(PP)、30份油脂吸附剂滤饼颗粒、30份木粉和4份马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)在高速混合机中初步混合6分钟；
第二步、将初步混合后的原料送入挤出机进行挤出成型处理，再经冷却定型后制成木塑复合材料。
所述的挤出成型挤出温度160～170℃，挤出速度600mm/min。
挤出机机头处的熔体压力分别为7.1MPa，制备得到的颗粒熔体流动速率为3.9g/10min，经测试，所得木塑复合材料，吸水厚度膨胀率为0.11％，拉伸强度为29.1MPa，缺口冲击强度为5.3KJ/m2。
实施例8
第一步、按重量比例将100份回收聚丙烯(PP)、40份油脂吸附剂滤饼颗粒、30份木粉和4份马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)在高速混合机中初步混合6分钟；
第二步、将初步混合后的原料送入挤出机进行挤出成型处理，再经冷却定型后制成木塑复合材料。
所述的挤出成型挤出温度160～170℃，挤出速度600mm/min。
挤出机机头处的熔体压力分别为6.6MPa，制备得到的颗粒熔体流动速率为4.1g/10min，经测试，所得木塑复合材料，吸水厚度膨胀率为0.10％，拉伸强度为28.5MPa，缺口冲击强度为5.1KJ/m2。
从上述实施例可以看出，采用本发明所述的方法，在制备过程，由于熔体压力小，熔体流动性好，加工温度低，因此，加工能耗小，机械的磨损小；同时得到的木塑材料缺口冲击强度较高，有较好韧性。
尤其是当油脂吸附剂颗粒的用量在30～40份时，得到的木塑材料冲击强度更高，具有更好的韧性，性能更优异。

Claims (10)

1.一种木塑复合材料的制备方法，其特征在于按重量份数计，将100份回收热塑性塑料、5～40份油脂吸附剂滤饼颗粒、30～60份木粉和2～10份接枝相容剂进行初步混合；将初步混合后的原料，挤出成型，再冷却定型，得到木塑复合材料。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的热塑性塑料为回收获得的聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的油脂吸附剂滤饼颗粒的制备方法为：将油脂吸附剂滤饼破碎，颗粒粒径小于100微米；然后在100～120℃干燥30～60分钟，得到含水率小于0.5％的颗粒。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述的油脂吸附剂滤饼为酸性白土或者吸附白土应用于植物油和动物油脱色精炼后的剩余物。
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述的油脂吸附剂滤饼含有8％质量含量的有机油脂，与热塑性树脂相容性好。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述木粉的细度为100目全通过，该木粉中的水分含量小于2％。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的接枝相容剂为聚烯烃接枝马来酸酐、乙烯-乙酸乙烯共聚树脂接枝马来酸酐或聚烯烃弹性体接枝马来酸酐所得到的接枝共聚物中的一种或多种。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的初步混合的混合时间为5～10分钟，转速为300～500转/分钟。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的挤出成型，成型温度为140～180℃，挤出速度为500～700mm/min。
10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于按重量份数计，各组分的配比为：各组分配比为100份回收热塑性塑料、30份油脂吸附剂滤饼颗粒、30份木粉和4份接枝相容剂。
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