CN105924999A - 一种增韧型改性木塑复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种增韧型改性木塑复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种增韧型改性木塑复合材料及其制备方法，其特征在于,由以下重量份数的原料组成：改性纤维、聚丙烯40‑60份、聚氯乙烯30‑40份、POE弹性体6‑10份，纳米碳酸钙3‑5份，硅烷偶联剂5‑20份、主抗氧化剂，润滑剂4‑6份，相容剂5‑10份。本发明是通过改性木质纤维，以合适的长径比加入木塑配料中，同时加入纳米材料和弹性体，制备出增韧型木塑复合材料。本发明所制备的木塑复合材料具有良好的综合力学性能。

Description

一种增韧型改性木塑复合材料及其制备方法
技术领域
本发明提供一种增韧型改性木塑复合材料的制备方法，涉及复合材料的制备，特别涉及一种增韧型改性木塑复合材料及其制备方法。
技术背景
木塑材料是利用木粉或塑料粉末混合挤压成型的，具有良好的力学性能，可减少聚合物的使用，减少了环境污染，同时可降低板材生产降低成本。木塑复合材料结合了木质纤维材料与聚合物的优点，具有表面硬度高、尺寸稳定性、耐水性、耐腐蚀性等优点，但木塑材料是一种离散的短纤维结构，其韧性很差，在受强力冲击时，容易脆断断成两段或多段。另外，木粉表面具有很多的羟基、羧基等极性基团，与表面具有非极性基团的疏水性聚合物不能很好的融合，造成木粉和聚合物基体两相之间的界面结合性能较差，导致制成的木塑复合材料具有较差的韧性和力学强度。
木塑复合材料的增韧方法有四种，(1)增加聚合物基体的韧性，(2)通过使用偶联剂、界面相容剂等，(3)改善填料与聚合物之间的界面相容性优化填料的性能,如填料的含量、颗粒的大小以及分散性，(4)增大填料的长径比。
本发明综合增韧木塑复合材料的方法主要从增加聚合物基体的韧性以及增大填料的长径比两个方面入手,以期达到增韧的目的。
发明内容
本发明提供一种增韧型改性木塑复合材料的制备方法，其主要内容是改性木质纤维，以合适的长径比加入木塑配料中，同时加入纳米材料和弹性体，制备增韧型木塑复合材料。
本发明解决技术问题采用如下方案：
一种增韧型改性木塑复合材料,其特点在于，由以下重量份数的原料组成：改性纤维、聚丙烯40-60份、聚氯乙烯30-40份、POE弹性体6-10份，纳米碳酸钙3-5份，硅烷偶联剂5-20份、主抗氧化剂，润滑剂4-6份，相容剂5-10份。
作为优选，所述改性纤维由木粉和竹纤维组成，按重量份木粉占160-230份，竹纤维占6-10份。
作为优选，所述改性纤维制备方法为，将木粉或竹纤维放入到高速混合机中，在5000r/min的转速下高速10min搅拌，待温度升高到110℃时分两次加入2％的铝酸酯偶 联剂，两次加入的时间间隔为5min，然后再搅拌处理5min，取出，得到经铝酸醋活化的木粉和竹纤维。
作为优选所述木粉为粒径大小为15μm(150)，含水率1％。
作为优选，所述竹纤维长径比16，平均长度为0.8mm。
作为优选，所述纳米碳酸钙的处理方法与改性木粉制备方法相同，将纳米碳酸钙放入到高速混合机中，在5000r/min的转速下高速10min搅拌，待温度升高到110℃时分两次加入2％的铝酸酯偶联剂，两次加入的时间间隔为5min，然后再搅拌处理5min，取出，得到经铝酸醋活化的纳米CaCO3。
作为优选，所述POE弹性体是一种饱和的乙烯一辛烯共聚物。
作为优选，所述硅烷偶联剂为MH550硅烷偶联剂。
作为优选，所述抗氧化剂为抗氧化剂1010和抗氧化剂168以1:3重量比混合而得。
作为优选，所述相容剂为马来酸醉接枝相容剂(PP-g-MAH)。
作为优选，所述润滑剂为石蜡油。
一种增韧型改性木塑复合材料制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：
1)将木粉和竹纤维按照一定的配合比例放入到高速混合机中，在5000r/min的转速下高速10min搅拌，待温度升高到110℃时分两次加入占木粉和竹纤维总重2％的铝酸酯偶联剂，两次加入的时间间隔为5min，然后再搅拌处理5min，取出，得到经铝酸醋活化的木粉和竹纤维。
2)将纳米碳酸钙放入到高速混合机中，在5000r/min的转速下高速10min搅拌，待温度升高到110℃时分两次加入2％的铝酸酯偶联剂，两次加入的时间间隔为5min，然后再搅拌处理5min，取出，得到经铝酸醋活化的纳米CaCO3。
3)按重量份数称取原料，改性纤维166-240份、聚丙烯40-60份、聚氯乙烯30-40份、POE弹性体6-10份，纳米碳酸钙3-5份，硅烷偶联剂5-20份、主抗氧化剂2份，润滑剂4-6份，相容剂5-10份。
4)再将3)中原料投入高速混合机中，在转速为400r/min下搅拌1h，得到混合物料。
5)然后将4)中经混合的物料加入至双螺杆挤出机中进行挤出造粒，挤出温度为160℃，挤出转速为200r/min。
6)最后将5)中经挤出造粒的物质置于模具中,进行注塑成型,即得所需木塑复合 材料。
本发明具有以下有益效果：本发明所制备的木塑复合材料的冲击强度为10.2-12.5KJ/m2，具有良好的冲击韧性。其拉伸强度也较大，为30-35Mpa，说明本发明所制备的木塑复合材料具有良好的综合力学性能。
以下通过具体实施方式对本发明技术方案做进一步解释说明。
具体实施方式
实施例1
一种增韧型改性木塑复合材料,由以下重量份数的原料组成：改性纤维、聚丙烯40-60份、聚氯乙烯30-40份、POE弹性体6-10份，纳米碳酸钙3-5份，硅烷偶联剂5-20份、主抗氧化剂，润滑剂4-6份，相容剂5-10份。
作为优选，所述改性纤维由木粉和竹纤维组成，按重量份木粉占160-230份，竹纤维占6-10份。
所述木粉为粒径大小为15μm(150)，含水率1％。
所述竹纤维长径比16，平均长度为0.8mm。
所述POE弹性体是一种饱和的乙烯一辛烯共聚物。
所述硅烷偶联剂为MH550硅烷偶联剂。
所述抗氧化剂为抗氧化剂1010和抗氧化剂168以1:3重量比混合而得。
所述相容剂为马来酸醉接枝相容剂(PP-g-MAH)。
所述润滑剂为石蜡油。
实施例2 一种实施例1增韧型改性木塑复合材料的制备方法
1)将木粉和竹纤维按质量160:6的比例放入到高速混合机中，在5000r/min的转速下高速10min搅拌，待温度升高到110℃时分两次加入占木粉和竹纤维总质量2％的铝酸酯偶联剂(每次1％)，两次加入的时间间隔为5min，然后再搅拌处理5min，取出，得到经铝酸醋活化的木粉和竹纤维。
2)将纳米碳酸钙放入到高速混合机中，在5000r/min的转速下高速10min搅拌，待温度升高到110℃时分两次加入占纳米碳酸钙重量2％的铝酸酯偶联剂(每次1％)，两次加入的时间间隔为5min，然后再搅拌处理5min，取出，得到经铝酸醋活化的纳米CaCO3。
3)按重量份数称取原料，改性纤维166份、聚丙烯40份、聚氯乙烯30份、POE 弹性体6份，纳米碳酸钙3份，硅烷偶联剂5-20份、主抗氧化剂2份，润滑剂4份，相容剂5份。
4)再将3)中原料投入高速混合机中，在转速为400r/min下搅拌1h，得到混合物料。
5)然后将4)中经混合的物料加入至双螺杆挤出机中进行挤出造粒。双螺杆挤出机中的各个区域的设定温度为第一区域为180℃，第二区域为190℃，第三区域为210℃，第四区域为190℃，挤出温度为160℃，挤出转速为200r/min。(上海金纬挤出机械制造有限公司SJZ65/132木塑挤出机)
6)最后将5)中经挤出造粒的物质置于模具中,进行注塑成型,即得所需木塑复合材料。
力学性能测试：冲击强度11.2KJ/m2，拉伸强度35.6Mpa。
实施例3：一种实施例1增韧型改性木塑复合材料的制备方法
1)将木粉和竹纤维按质量230:10的比例放入到高速混合机中，在5000r/min的转速下高速10min搅拌，待温度升高到110℃时分两次加入占木粉和竹纤维总质量2％的铝酸酯偶联剂(每次1％)，两次加入的时间间隔为5min，然后再搅拌处理5min，取出，得到经铝酸醋活化的木粉和竹纤维。
2)将纳米碳酸钙放入到高速混合机中，在5000r/min的转速下高速10min搅拌，待温度升高到110℃时分两次加入占纳米碳酸钙重量2％的铝酸酯偶联剂(每次1％)，两次加入的时间间隔为5min，然后再搅拌处理5min，取出，得到经铝酸醋活化的纳米CaCO3。
3)按重量份数称取原料，改性纤维240份、聚丙烯60份、聚氯乙烯40份、POE弹性体10份，纳米碳酸钙5份，硅烷偶联剂5份、主抗氧化剂2份，润滑剂6份，相容剂10份。
4)再将3)中原料投入高速混合机中，在转速为400r/min下搅拌1h，得到混合物料。
5)然后将4)中经混合的物料加入至双螺杆挤出机中进行挤出造粒。双螺杆挤出机中的各个区域的设定温度为第一区域为180℃，第二区域为190℃，第三区域为210℃，第四区域为190℃，挤出温度为160℃，挤出转速为200r/min。
6)最后将5)中经挤出造粒的物质置于模具中,进行注塑成型,即得所需木塑复合 材料。
力学性能测试：冲击强度12.5KJ/m2，拉伸强度30.8Mpa。
以上实施例中，若无特别说明，其组分均为市购现有技术产品。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种增韧型改性木塑复合材料，其特征在于,由以下重量份数的原料组成：改性纤维、聚丙烯40-60份、聚氯乙烯30-40份、POE弹性体6-10份，纳米碳酸钙3-5份，硅烷偶联剂5-20份、主抗氧化剂，润滑剂4-6份，相容剂5-10份。
2.根据权利要求1所述的一种增韧型改性木塑复合材料，其特征在于，所述改性纤维由木粉和竹纤维组成，按重量份木粉占160-230份，竹纤维占6-10份。
3.根据权利要求1所述的一种增韧型改性木塑复合材料，其特征在于，所述改性纤维制备方法为：将木粉和竹纤维放入到高速混合机中，在5000r/min的转速下高速10min搅拌，待温度升高到110℃时分两次加入占纤维重量2％的铝酸酯偶联剂，两次加入的时间间隔为5min，然后再搅拌处理5min，取出，得到经铝酸醋活化的木粉或竹纤维。
4.根据权利要求1所述的一种增韧型改性木塑复合材料，其特征在于，所述木粉为粒径大小为15μm，含水率1％。
5.根据权利要求1所述的一种增韧型改性木塑复合材料，其特征在于，所述竹纤维长径比16，平均长度为0.8mm。
6.根据权利要求1所述的一种增韧型改性木塑复合材料，其特征在于，所述纳米碳酸钙为经铝酸醋活化的纳米CaCO3，具体处理方法为：将纳米碳酸钙放入到高速混合机中，在5000r/min的转速下高速10min搅拌，待温度升高到110℃时分两次加入2％的铝酸酯偶联剂，两次加入的时间间隔为5min，然后再搅拌处理5min，取出，得到经铝酸醋活化的纳米CaCO3。
7.根据权利要求1所述的一种增韧型改性木塑复合材料，其特征在于，所述抗氧化剂为抗氧化剂1010和抗氧化剂168以1:3重量比混合而得。
8.一种增韧型改性木塑复合材料制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：
1)将木粉或竹纤维放入到高速混合机中，在5000r/min的转速下高速10min搅拌，待温度升高到110℃时分两次加入占木粉或竹纤维总重量2％的铝酸酯偶联剂，两次加入的时间间隔为5min，然后再搅拌处理5min，取出，得到经铝酸醋活化的木粉和竹纤维；
2)将纳米碳酸钙放入到高速混合机中，在5000r/min的转速下高速10min搅拌，待温度升高到110℃时分两次加入2％的铝酸酯偶联剂，两次加入的时间间隔为5min，然后再搅拌处理5min，取出，得到经铝酸醋活化的纳米CaCO3；
3)按重量份数称取原料，，改性纤维166-240份、聚丙烯40-60份、聚氯乙烯30-40份、POE弹性体6-10份，纳米碳酸钙3-5份，硅烷偶联剂5-20份、主抗氧化剂2份，润滑剂4-6份，相容剂5-10份。
4)再将3)中原料投入高速混合机中，在转速为400r/min下搅拌1h，得到混合物料；
5)然后将4)中经混合的物料加入至双螺杆挤出机中进行挤出造粒；挤出温度为160℃，挤出转速为200r/min。
6)最后将5)中经挤出造粒的物质置于模具中,进行注塑成型,即得所需木塑复合材料。
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