CN106188957A - 一种木塑复合材料用加工助剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种木塑复合材料用加工助剂，由以下重量份数组分构成：硅烷偶联剂20‑30份、钛酸酯偶联剂10‑15份、聚乙二醇5‑8份、分散剂8‑10份、硬脂酸钙1‑3份和邻苯二甲酸二辛酯3‑5份。本发明所提供的加工助剂，用量少，效果好，能在较低用量下，即可改善木塑复合材料的分散性、相容性和加工流动性，且加工过程中无有毒气体逸出，提高了生产安全性。

Description

一种木塑复合材料用加工助剂
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种木塑复合材料用加工助剂。
背景技术
木塑复合材料(WFPC)的原料来源丰富，成本低廉，不仅可使用废旧塑料和木制品废弃物及边角料、锯屑、农作物秸秆等回收资源，而且木塑产品本身可回收再加工成木塑产品，对废物利用和替代木材、保护森林具有双重的环保意义。木粉属于轻而硬的颗粒材料，少量填充于塑料基体时，所得木塑制品欠缺硬木的质感，只有在木粉用量较大时才能显示出木塑材料的优点和价格优势。
木粉的主要成分是木质素和纤维素等，含有丰富的羟基基团，容易产生自聚，影响其在塑料基体中的分散度，同时木粉与塑料基体的相容性不佳，容易导致复合材料产生界面张力，界面粘结力差，从而导致木塑复合材料的强度低，大大限制其使用范围。
现有技术中常采用聚合物接枝马来酸酐改善木粉和聚合物基体的相容性，聚合物接枝马来酸酐的使用量较大，且其中残余的游离马来酸酐，在复合材料加工过程中大量挥发逸出，影响操作人员的身心健康。同时该类复合材料加工流动性不佳，导致挤出加工生产效率不佳，甚至会发生堵塞机头的现象，因此，开发一种添加量少、低毒的木塑复合材料用加工助剂成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种木塑复合材料用加工助剂，仅需少量添加就会大幅度改善木料与塑料基体的相容性和加工流动性，具有高效、低毒的优点。
本发明解决技术问题所采用的技术方案为：
一种木塑复合材料用加工助剂，由以下重量份数组分构成：硅烷偶联剂20-30份、钛酸酯偶联剂10-15份、聚乙二醇5-8份、分散剂8-10份、硬脂酸钙1-3份和邻苯二甲酸二辛酯3-5份。
硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂可以跟木粉中羟基基团发生反应，降低木粉的化学极性，减少木粉自聚结团，增强木粉在基体中的分散性，同时硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂与聚合物基体具有良好的相容性，因此能改善木粉与聚合物基体的界面张力，提高复合材料机械强度。采用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂混合物替代聚合物接枝马来酸酐，能更有效改善木粉的团聚现象，且用量更少，效果更好，同时能减少加工过程中有毒气体逸出，提高了生产安全性。
聚乙二醇具有增容的效果，能协同改善复合材料的相容性，提高材料的机械性能，同时聚乙二醇能有效改善复合材料的加工流动性，提高加工效率。
作为优选，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-(β氨乙基)-γ-氨丙基甲基-二甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷。
作为优选，所述钛酸酯偶联剂为异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯或异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯。
作为优选，所述分散剂为三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠或甲基戊醇。
作为优选，所述硅烷偶联剂与钛酸酯偶联剂的质量比为2：1，在该配比下，偶联剂在较低的使用量下即可达到最佳的改善效果，使得木粉的添加量最大，仍具有良好的分散效果，聚合物基体对其包覆程度较高。
作为优选，所述聚乙二醇的平均分子量为600或1000。
本发明的有益效果为：
本发明所提供的加工助剂，用量少，效果好，能在较低用量下，即可改善木塑复合材料的分散性、相容性和加工流动性，且加工过程中无有毒气体逸出，提高了生产安全性。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种木塑复合材料用加工助剂，由以下组分构成：γ-氨丙基三乙氧基硅烷20g、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯10g、聚乙二醇5g、甲基戊醇10g、硬脂酸钙1g和邻苯二甲酸二辛酯4g。
实施例2
一种木塑复合材料用加工助剂，由以下组分构成：γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷25g、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯12.5g、聚乙二醇8g、甲基戊醇9g、硬脂酸钙2g和邻苯二甲酸二辛酯5g。
实施例3
一种木塑复合材料用加工助剂，由以下组分构成：乙烯基三乙氧基硅烷30g、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯15g、聚乙二醇7g、十二烷基硫酸钠8g、硬脂酸钙3g和邻苯二甲酸二辛酯3g。
实施例4 应用实施例
采用实施例3所述加工助剂改性PVC木塑复合材料，100g PVC，50g木粉，10g实施例3所述的加工助剂。
(1) 将4.5g乙烯基三乙氧基硅烷、2.3g异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯和1.1g PEG 600溶于无水乙醇中，将混合溶液加入到50g木粉中，混合均匀后，于60℃真空干燥24小时，得到改性木粉，待用；
(2) 将1.2g十二烷基硫酸钠、0.45g硬脂酸钙和0.45g邻苯二甲酸二辛酯溶于10g丙酮中，加入到100g PVC中，并加入步骤(1)所得改性木粉，于高速混合机中混合20分钟中，于60℃真空干燥4小时，将混合料于175-185℃的塑练机中熔融混炼5min，出片后于平板硫化机180-190℃制得4mm厚片材，采用万能制样机制成标准试样。拉伸强度按GB／T 1040—1992执行，拉伸速率50mm／min；冲击强度按GB／T 1843--1996执行，为无缺口试样；加工性能用Haake Rheomix扭矩流变仪测试，温度170℃，转子转速30r／min。测得：复合材料拉伸强度为40.2MPa，冲击强度为16.6 MPa，最大转矩为28.2N/m，平衡转矩为23.6 N/m，平衡时间为192S。
比较例1
将1.2g十二烷基硫酸钠、0.45g硬脂酸钙和0.45g邻苯二甲酸二辛酯溶于10g丙酮中，加入到100g PVC中，再加入10g PVC-g-MAH和50g的烘干过的木粉，采用高速混合机混合均匀，将混合料于175-185℃的塑练机中熔融混炼5min，出片后于平板硫化机180-190℃制得4mm厚片材，采用万能制样机制成标准试样。测得：复合材料拉伸强度为35.6MPa，冲击强度为14.3MPa，最大转矩为36.5N/m，平衡转矩为27.3N/m，平衡时间为235S。
通过对比实施例3和比较例1，可以得出结论：同等添加量的硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂混合物，相比于PVC-g-MAH能够更好的改善复合材料的机械性能和加工性能，硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂混合物能更好的改善体系的相容性和加工性能，增加木粉的分散效果。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (6)

1.一种木塑复合材料用加工助剂，其特征在于，所述木塑复合材料用加工助剂由以下重量份数组分构成：硅烷偶联剂20-30份、钛酸酯偶联剂10-15份、聚乙二醇5-8份、分散剂8-10份、硬脂酸钙1-3份和邻苯二甲酸二辛酯3-5份。
2.如权利要求1所述的木塑复合材料用加工助剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-(β氨乙基)-γ-氨丙基甲基-二甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷。
3.如权利要求1所述的木塑复合材料用加工助剂，其特征在于，所述钛酸酯偶联剂为异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯或异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯。
4.如权利要求1所述的木塑复合材料用加工助剂，其特征在于，所述分散剂为三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠或甲基戊醇。
5.如权利要求1所述的木塑复合材料用加工助剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂与钛酸酯偶联剂的质量比为2：1。
6.如权利要求1所述的木塑复合材料用加工助剂，其特征在于，所述聚乙二醇的平均分子量为600或1000。
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