CN105968582A - 一种增韧型竹塑材料及其制备方法 - Google Patents

一种增韧型竹塑材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种增韧型竹塑材料，其特征在于，由以下重量份的组分组成：聚丙烯120份，竹纤维40‑80份，增韧剂5‑10份，相容剂5‑10份，抗氧剂0.5‑1份，偶联剂5‑10份，增塑剂3‑8份，热稳定剂5‑10，润滑剂3‑8份，阻燃剂5‑8份。本发明制备方法中，通过爆破处理获得改性竹质纤维，然后将改性竹纤维和塑料在热混合机中混合均匀后挤出机挤出获得。本发明竹塑复合材料的机械力学性能好、强度高、抗冲击强度高、尺寸稳定性好、具有良好的加工性能。

Description

一种增韧型竹塑材料及其制备方法
技术领域
本发明属于复合材料领域，具体涉及一种竹纤维增强材料及其制备方法。
背景技术
我国是森林资源贫乏国家，尤其是我国经济进入高速发展阶段，对于木材的需求日益增大，森林资源过度使用，森林总面积锐减以及天然林保护工程的实施，木材供需矛盾加剧。木塑材料可以代替部分木材，但木塑材料中木质纤维的纤维强度较低，通常当木质纤维的加入量增加时，会导致木塑材料的力学性能急剧下降。竹纤维是从自然生长的竹子中提取出的一种纤维素纤维，相对普通的木质纤维素而言，具有更好的拉伸强度。
竹塑复合材料是一种新型的以木质纤维和塑料为主要原料制造的复合工程材料。作为竹塑复合材料具有优良的耐水和耐腐蚀性能,耐虫蛀、尺寸稳定性好、生产工艺灵活，对设备的损害小，还可以用回收的废旧木材和塑料为原料制得，并且可循环使用等优点而倍受人们的关注。
发明内容
本发明提供一种增韧型竹塑复合材料的制备方法，其主要内容是改性竹质纤维，竹子通过爆破处理以后作为原料与塑料复合而成，制备的竹塑复合材料的机械力学性能好、强度高、抗冲击强度高、尺寸稳定性好、具有良好的加工性能。
本发明结局技术问题采用如下技术方案：
一种增韧型竹塑复合材料，由包括以下重量份的组分组成：聚丙烯120份，竹纤维40-80份，增韧剂5-10份，相容剂5-10份，抗氧剂0.5-1份，偶联剂5-10份，增塑剂3-8份，热稳定剂5-10，润滑剂3-8份，阻燃剂5-8份。
进一步，所述塑料为聚乙烯塑料或聚丙烯塑料。
进一步，所述增韧剂为树枝状氯化聚乙烯。
进一步，所述的相容剂为马来酸配接枝聚丙烯。
进一步，所述抗氧剂为酚类抗氧剂或磷酸盐(酯)类抗氧剂或其混合物。
进一步，所述的偶联剂为铝酸酯或钛酸酯。
进一步，所述的增塑剂选自柏木油。
进一步，所述阻燃剂为氯化石蜡、八溴醚、三氧化二锑、磷酸三酯或多聚磷酸铵中的一种或多种。
进一步，所述的竹纤维的直径为400-800μm，长径比为1:(50-100)。
进一步，所述竹纤维是通过对竹纤维材料进行爆破处理获得的改性竹纤维。
所述爆破处理包括如下顺序进行的步骤：
(1)将竹纤维材料置于爆破器内并向爆破器内通入饱和水蒸汽，进行汽蒸处理。
(2)打开爆破器的放料阀，使竹材原料爆破喷放，获得爆破竹纤维。
(3)将爆破竹纤维进行干燥处理，即得改性竹纤维。
所述饱和水蒸汽的相对压力为6-10Mpa；所述汽蒸处理的相对压力为2-3Mpa，汽蒸时间为30-45min；所述的干燥处理的温度为100-200℃，干燥后的改性竹纤维的含水率小于5％。
本发明提供一种增塑型竹塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
1)将竹纤维材料置于爆破器内并向爆破器内通入饱和水蒸汽，进行汽蒸处理。
2)打开爆破器的放料阀，使竹材原料爆破喷放，获得爆破竹纤维。
3)将爆破竹纤维进行干燥处理，即得改性竹纤维。
4)将经过干燥处理的竹纤维和塑料在热混合机中混合均匀，升温至90℃加入偶联剂和增韧剂，混合5-10分钟。加入剩余物料。混合20-30分钟，升温至150℃，保温20-30分钟，冷却至50℃出料。
5)将上述组分投入双螺杆造粒机中，进行造粒，其工艺条件为机筒温度为150-170，螺杆转速为25-30rpm。
6)将造出的竹基木塑颗粒送入单螺杆挤出机中，通过模具成型，成型机为单螺杆挤出机，机筒温度为120-150℃，螺杆转速为30-50rpm。
所述饱和水蒸汽的相对压力为6-10Mpa；所述汽蒸处理的相对压力为2-3Mpa，汽蒸时间为30-45min；所述的干燥处理的温度为100-200℃，干燥后的改性竹纤维的含水率小于5％。
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：
一种增韧型竹塑复合材料，由包括以下重量份的组分组成：聚丙烯120份，竹纤维40-80份，增韧剂5-10份，相容剂5-10份，抗氧剂0.5-1份，偶联剂5-10份，增塑剂3-8份，热稳定剂5-10，润滑剂3-8份，阻燃剂5-8份。
进一步，所述塑料为聚乙烯塑料或聚丙烯塑料。
进一步，所述增韧剂为树枝状氯化聚乙烯。
进一步，所述的相容剂为马来酸配接枝聚丙烯。
进一步，所述抗氧剂为酚类抗氧剂或磷酸盐(酯)类抗氧剂或其混合物。
进一步，所述的偶联剂为铝酸酯或钛酸酯。
进一步，所述的增塑剂选自柏木油。
进一步，所述阻燃剂为氯化石蜡、八溴醚、三氧化二锑、磷酸三酯或多聚磷酸铵中的一种或多种。
进一步，所述热稳定剂为硬脂酸钙；
进一步，所述润滑剂为PE蜡；
进一步，所述的竹纤维的直径为400-800μm，长径比为1:(50-100)。
进一步，所述竹纤维是通过对竹纤维材料进行爆破处理获得的改性竹纤维。
实施例2一种增韧型竹塑复合材料制备方法
1)改性竹纤维制备：
(1)选择直径为400-800μm，长径比为1:(50-100)竹纤维，然后将竹纤维材料置于爆破器内并向爆破器内通入饱和水蒸汽，进行汽蒸处理；所述汽蒸处理的相对压力为3Mpa，汽蒸时间为30min；
(2)打开爆破器的放料阀，使竹材原料爆破喷放，获得爆破竹纤维。
(3)将爆破竹纤维进行在150℃干燥处理，得含水率小于5％的改性竹纤维。
所述饱和水蒸汽的相对压力为6Mpa；所述汽蒸处理的相对压力为2Mpa，汽蒸时间为30min；所述的干燥处理的温度为100℃，干燥后的改性竹纤维的含水率小于5％。
2)将经过干燥处理的竹纤维和塑料在热混合机中混合均匀，升温至90℃加入偶联剂和增韧剂，混合5分钟。加入剩余物料。混合30分钟，升温至150℃，保温20分钟，冷却至50℃出料。
3)将上述组分投入双螺杆造粒机中，进行造粒，其工艺条件为机筒温度为150℃，螺杆转速为30rpm。
所述组分为：聚丙烯120份，竹纤维40份，增韧剂5份，相容剂5份，抗氧剂0.5份，偶联剂5份，增塑剂3份，热稳定剂5，润滑剂3份，阻燃剂5份。
4)将造出的竹基木塑颗粒送入单螺杆挤出机中，通过模具成型，成型机为单螺杆 挤出机，机筒温度为120℃，螺杆转速为30rpm。
实施例3：一种增韧型竹塑复合材料制备方法
1)改性竹纤维制备：
(1)选择直径为400-800μm，长径比为1:(50-100)竹纤维，然后将竹纤维材料置于爆破器内并向爆破器内通入饱和水蒸汽，进行汽蒸处理；所述汽蒸处理的相对压力为3Mpa，汽蒸时间为30min；
(2)打开爆破器的放料阀，使竹材原料爆破喷放，获得爆破竹纤维。
(3)将爆破竹纤维进行在150℃干燥处理，得含水率小于5％的改性竹纤维。
2)将经过干燥处理的竹纤维和塑料在热混合机中混合均匀，升温至90℃加入偶联剂和增韧剂，混合10分钟。加入剩余物料。混合20分钟，升温至150℃，保温30分钟，冷却至50℃出料。
3)将上述组分投入双螺杆造粒机中，进行造粒，其工艺条件为机筒温度为170℃，螺杆转速为25rpm。
所述组分为：聚丙烯120份，竹纤维80份，增韧剂10份，相容剂10份，抗氧剂1份，偶联剂10份，增塑剂8份，热稳定剂10，润滑剂8份，阻燃剂8份。
4)将造出的竹基木塑颗粒送入单螺杆挤出机中，通过模具成型，成型机为单螺杆挤出机，机筒温度为150℃，螺杆转速为50rpm。
对实施例中制得的竹纤维增强材料进行性能测试，测试结果如下：
密度(kg/m3) 抗弯强度(Mpa) 拉伸强度(Mpa) 冲击强度(KJ/m3)
实施例2 1103 42.5 90.42 4.97
实施例3 1200 45.3 84.21 7.54
以上实施例中，若无特别说明，其组分均为市购现有产品。
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 (9)

1.一种增韧型竹塑材料，其特征在于，由以下重量份的组分组成：聚丙烯120份，竹纤维40-80份，增韧剂5-10份，相容剂5-10份，抗氧剂0.5-1份，偶联剂5-10份，增塑剂3-8份，热稳定剂5-10，润滑剂3-8份，阻燃剂5-8份。
2.根据权利要求1所述的一种增韧型竹塑材料，其特征在于，所述塑料为聚乙烯塑料或聚丙烯塑料。
3.根据权利要求1所述的一种增韧型竹塑材料，其特征在于，所述增韧剂为树枝状氯化聚乙烯。
4.根据权利要求1所述的一种增韧型竹塑材料，其特征在于，所述的相容剂为马来酸配接枝聚丙烯。
5.根据权利要求1所述的一种增韧型竹塑材料，其特征在于，所述抗氧剂为酚类抗氧剂或磷酸盐(酯)类抗氧剂或其混合物。
6.根据权利要求1所述的一种增韧型竹塑材料，其特征在于，所述的偶联剂为铝酸酯或钛酸酯。
7.根据权利要求1所述的一种增韧型竹塑材料，其特征在于，所述的增塑剂选自柏木油。
8.根据权利要求1所述的一种增韧型竹塑材料，其特征在于，所述阻燃剂为氯化石蜡、八溴醚、三氧化二锑、磷酸三酯或多聚磷酸铵中的一种或多种。
9.一种增塑型竹塑复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将竹纤维材料置于爆破器内并向爆破器内通入饱和水蒸汽，进行蒸汽处理；
2)打开爆破器的放料阀，使竹材原料爆破喷放，获得爆破竹纤维；
3)将爆破竹纤维进行干燥处理，即得改性竹纤维；
4)将经过干燥处理的竹纤维和塑料在热混合机中混合均匀，升温至90℃加入偶联剂和增韧剂，混合5-10分钟；加入剩余物料；混合20-30分钟，升温至150℃，保温20-30分钟，冷却至50℃出料；
5)将上述组分投入双螺杆造粒机中，进行造粒，其工艺条件为机筒温度为150-170℃，螺杆转速为25-30rpm。
6)将造出的竹基木塑颗粒送入单螺杆挤出机中，通过模具成型，成型机为单螺杆挤出机，机筒温度为120-150℃，螺杆转速为30-50rpm。
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