CN106515156A - 一种挤出夹芯结构木塑复合材料及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种挤出夹芯结构木塑复合材料，本发明涉及木塑复合材料，具体涉及一种夹芯结构木塑复合材料，本发明要解决现有木塑复合材料作为板材使用时，无法同时进行增强增韧、综合力学性能差，且材料密度大成本高，以及回收的废旧塑料难以再利用的问题。本发明包括热塑性聚合物芯层材料、上表层木塑材料及下表层木塑材料，采用分层共挤的方式挤出获得具有夹芯结构的木塑复合板材；本发明解决了木塑复合材料综合力学性能差、密度高、成本高的问题。本发明还提供了一种夹芯结构木塑复合材料的制备方法。

Description

一种挤出夹芯结构木塑复合材料及其制造方法
技术领域
本发明涉及材料加工领域，具体涉及一种挤出夹芯结构木塑复合材料，本发明还涉及一种挤出夹芯结构木塑复合材料的制造方法。
背景技术
木塑复合材料(WPC)是一种新型环保材料。具有原料来源广、价格便宜、尺寸稳定性好、耐热性能较好、可重复加工和循环利用的特点。被广泛应用于建筑、物流、装饰、家具、园林等领域。木塑复合材料的发展，不仅有利于保护森林资源，还可以解决城市中日趋严重的塑料废弃问题，有利于社会和经济的可持续发展。
挤出法是制备木塑复合材料的方法之一，将干燥状态的木质纤维和塑料原料通过混合后造粒、挤出冷却成型，可以保证木质纤维在塑料基质中较好的分散，加工的木塑材料整体性能优于热压木塑材料。挤出方法可以实现木塑的连续生产，但是制备木塑材料尺寸有所限制。
传统挤出方法制得的木塑板材，存在冲击韧性低，易粉碎等缺点，且随着木粉含量的增加，强度和模量会一定程度上先增加后急剧下降，而且韧性降低更加明显，如果降低木粉含量，冲击韧性会一定程度得到改善，强度和模量则达不到要求。因此木塑板材中冲击韧性和强度模量的矛盾问题木塑行业亟待解决的问题。
发明内容
本发明为解决现有技术中存在的一系列问题，进而提出一种挤出夹芯结构木塑复合材料及其制造方法，该挤出夹芯结构木塑复合材料包括木塑复合材料层，所述木塑复合材料层至少包括上表层木塑材料和下表层木塑材料，所述上表层木塑材料和下表层木塑材料之间还具有芯层材料，通过分层共挤的方式，所述芯层材料与所述上表层木塑材料和下表层木塑材料形成挤出夹芯结构，所述芯层材料为柔性高分子材料，并构成所述挤出夹芯结构的柔性插层。本发明的有益效果是：众所周知玻璃易碎，但夹层防弹玻璃或车窗玻璃却不怕，这是因为在这些层状化“复合材料”的设计里，在两张薄玻璃层之间设置了一层柔性高分子的插层，并保证两者之间良好黏结，这样在弹击或撞击事件发生时，夹层玻璃一般不会发生粉碎性、穿透性的灾难性破坏；本发明通过采用一种简单有效的夹芯结构，把柔性高分子塑料当做芯层，制备具有夹芯结构的木塑复合板材，本发明提出的一种挤出夹芯结构木塑复合材料综合力学性能，尤其冲击韧性明显改善，且降低板材的密度，使木塑板材在模板领域尤其建筑模板中的应用更为适宜，本发明提供了一种提高木塑复合材料性能的方法；与不含挤出夹芯结构的木塑复合材料相比本发明弯曲强度提高10％-50％，弯曲模量提高5％-50％，冲击强度提高20-80％，使得木塑复合材料力学同时实现了增强增韧改性。
进一步，所述的芯层材料层为热塑性聚合物制得，所述热塑性聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等其中的一种或几种的混合物，所述的热塑性聚合物为新料或回收料。
进一步，所述的芯层材料层为热塑性聚合物和相容剂按照一定比例混合制得，所述热塑性聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等其中的一种或几种的混合物，所述的热塑性聚合物为新料或回收料；所述的相容剂为马来酸酐接枝的聚乙烯、马来酸酐接枝的聚丙烯、钛酸酯、异腈酸酯、硅烷中的一种或其中几种的混合物。
一种挤出夹芯结构木塑复合材料按以下步骤制造：S1、表层材料备料：按一定比例称量木质纤维原料、热塑性聚合物、相容剂及润滑剂，将经称量的获得的原材料混合均匀；S2、表层原料造粒：以混合均匀的原材料经挤出机进行造粒，制得表层材料粒料；S3、制备芯层材料：将柔性高分子材料经机械加工制成粉状或粒状的芯层材料；所述柔性高分子材料为热塑性聚合物；S4、共挤挤出：将所述表层材料粒料和芯层材料分别置入夹芯共挤挤出机，所述表层材料和芯层材料在夹芯共挤挤出机的模具中汇合，通过所述模具经挤出成型得到具有夹芯结构的木塑复合材料；S5、裁切备用：对挤出得到的夹芯结构的木塑复合材料进行裁切备用。
进一步，所述夹芯共挤挤出机包括上下木塑层挤出装置、芯层挤出装置、共挤模具定型装置、牵引切割装置；其特征在于所述上下木塑层挤出装置与芯层挤出装置通过共挤模具定型装置连接，具有一定夹角，所述夹角为10-90度；所述的共挤模具定型装置出料口一侧设有牵引切割装置；所述的上下木塑层挤出装置与芯层挤出装置为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机；所述的双螺杆挤出为平行双螺杆或锥形双螺杆挤出机；所述上下木塑层挤出装置与共挤模具通过法兰连通；所述芯层挤出装置直接与共挤模具中表层-芯层口模连通。这一结构的夹芯共挤挤出机生产效率高，产品质量好。木塑料和芯层料分别通过上下表层木塑挤出装置和芯层挤出装置，根据各自物料特性选定挤出参数。上下表层木塑挤出装置和芯层挤出装置，可以处于同一水平面上，也可以处于同一竖面内，节省空间。
进一步，步骤S4中所述的模具由依次相连的表层-芯层口模段、共挤口模段、加长模、冷却模、定型模构成，所述模具具有表层流道、芯层流道与共挤流道，其中表层、芯层流道处于表层-芯层口模段，共挤流道处于共挤口模段，表层和芯层流道汇合处为具有一定角度的导流槽，所述熔融状态的表层材料与芯层材料分别经表层流道与芯层流道在共挤流道中汇合，然后依次通过模具中的加长模、冷却模、定型模挤出，得到具有夹芯结构的木塑复合材料。
进一步，所述中间流道的高度为0.3-10mm，所述上流道的高度为0.5-50mm，所述下流道的高度为0.5-50mm；所述上流道的高度和所述下流道的高度相同。
进一步，步骤S4所述的夹芯共挤挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，挤出温度为140-200℃，口模温度为140-200℃。
进一步，所述热塑性聚合物为热塑性聚合物回收料，来自回收农膜、包装膜、塑料袋、塑料容器、非容器塑料器具中的一种或其中几种的混合物经清洁、注塑、吹塑、压延、挤出或热压中的一种或几种方法加工，并经裁剪或粉碎制得粉料或粒料。
进一步，步骤S1所述表层材料备料是按质量份数称取20-150份热塑性聚合物、30-200份木质纤维原料、2-10份相容剂、1-10份润滑剂，并将经称量的获得的原材料混合均匀；步骤S2所述挤出机造粒温度为145-220℃。
进一步，所述步骤S1中的热塑性聚合物为新料或回收料，所述热塑性聚合物是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯中的一种或其中几种的混合物；所述步骤S1中的木质纤维原料为木粉、竹粉、农作物秸秆粉、果壳粉、甘蔗渣中的一种或者其中几种的混合物；所述的农作物秸秆粉为玉米秸秆、小麦秸秆、大豆秸秆、棉秆或稻草秸秆；所述步骤S1中的相容剂为马来酸酐接枝的聚乙烯、马来酸酐接枝的聚丙烯、钛酸酯、异腈酸酯、硅烷中的一种或其中几种的混合物；所述步骤S1中的润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸金属盐和乙烯丙烯酸共聚金属盐中的一种或者其中几种的混合物；所述步骤S3中所述热塑性聚合物中还混合有一定比例的相容剂；所述热塑性聚合物为新料或回收料，所述热塑性聚合物是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯中的一种或其中几种的混合物；所述相容剂为马来酸酐接枝的聚乙烯、马来酸酐接枝的聚丙烯、钛酸酯、异腈酸酯、硅烷中的一种或其中几种的混合物。
附图说明
图1是本发明的夹芯结构木塑复合板材的结构示意图；
图2是本发明的挤出夹芯结构木塑复合板材的制造工艺流程图；
图中各部分含义如下：1上表层木塑材料；2芯层材料；3下表层木塑材料。
具体实施方式
下面结合附图说明本发明的具体实施方式。
具体实施方式1：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种挤出夹芯结构木塑复合材料及其制造方法，包括木塑复合材料层，所述木塑复合材料层至少包括上表层木塑材料1和下表层木塑材料3，所述上表层木塑材料1和下表层木塑材料3之间还具有芯层材料2，通过分层共挤的方式，所述芯层材料2与所述上表层木塑材料1和下表层木塑材料3形成挤出夹芯结构，所述芯层材料2为柔性高分子材料，并构成所述挤出夹芯结构的柔性插层。
本实施方式的技术效果是：本发明提出的一种挤出夹芯结构木塑复合材料综合力学性能，把上下表层材料与芯层材料熔融后分别经表层流道与芯层流道在共挤流道中汇合，然后依次通过模具中的加长模、冷却模、定型模挤出，得到具有夹芯结构的木塑复合材料。与传统意义上的共挤出方式不同的是，将柔性高分子塑料当做芯层而不是表层，制备具有夹芯结构的木塑复合板材，模仿层状化“复合材料”的设计，通过共挤出方式保证两者之间良好黏结的基础上，这样在弹击或撞击事件发生时，夹层结构材料一般不会发生粉碎性、穿透性的灾难性破坏。将芯层塑料与木塑层复合，综合力学性能，尤其冲击韧性明显改善，且降低板材的密度，使木塑板材在模板领域尤其建筑模板中的应用更为适宜，本发明提供了一种提高木塑复合材料性能的方法；与不含胶合夹芯结构的木塑复合材料相比本发明弯曲强度提高10％-50％，弯曲模量提高5％-50％，冲击强度提高20-80％，使得木塑复合材料力学同时实现了增强增韧改性。
具体实施方式2：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种挤出夹芯结构木塑复合材料，所述的芯层材料层2为热塑性聚合物制得，所述热塑性聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等其中的一种或几种的混合物，所述的热塑性聚合物为新料或回收料；其他与具体实施方式1相同。
本实施方式的技术效果是：热塑性聚合物是一种热塑性高分子，其长链结构及无序的排列方式赋予其很好的抗冲击韧性，通过挤出方式将其用于夹芯结构的芯层材料层，使木塑复合材料整体具有良好的冲击韧性，并可以降低其密度。由于热塑性聚合物加工温度低、工艺简单等特点，可以多次进行循环利用。当使用热塑性聚合物回收料时，可以使外观不美观或者色彩混杂有视觉瑕疵的回收料直接用于制造所述芯层材料层，本发明中的芯层材料色泽并不受限，可减少分选工序降低回收难度。回收后经过再次加工处理，可以将不同形状、性能的回收塑料统一加工为形态、性能比较均一的原料。可以降低成本，解决废旧塑料回收利用的问题，解决城市中日趋严重的塑料废弃问题，有利于社会和经济的可持续发展。
具体实施方式3：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种挤出夹芯结构木塑复合材料，所述的芯层材料层2为热塑性聚合物和相容剂按照一定比例混合制得，所述热塑性聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等其中的一种或几种的混合物，所述的热塑性聚合物为新料或回收料；所述的相容剂为马来酸酐接枝的聚乙烯、马来酸酐接枝的聚丙烯、钛酸酯、异腈酸酯、硅烷中的一种或其中几种的混合物；其他与具体实施方式1或2相同。
本实施方式的技术效果是：热塑性聚合物通常为非极性高分子，通过与相容剂进行熔融混合作为芯层材料层，在熔融状态下可以改善与上下木塑层中极性木粉之间的界面相容性，提高芯层材料层与上下木塑材料层之间的界面结合强度，从而改善夹芯结构木塑复合材料的整体力学性能。且相容剂相对热塑性聚合物具有更高的熔融指数，从而可以改善热塑性聚合物在挤出过程中的加工性能。通过本实施方式，可以使外观不美观或者色彩混杂有视觉瑕疵的回收料直接用于制造所述芯层材料层，本发明中的芯层材料色泽并不受限，可减少分选工序降低回收难度。回收后经过再次加工处理，可以将不同形状、性能的回收塑料统一加工为形态、性能比较均一的原料。
具体实施方式4：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种挤出夹芯结构木塑复合材料的制造方法，按以下步骤进行：S1、表层材料备料：按一定比例称量木质纤维原料、热塑性聚合物、相容剂及润滑剂，将经称量的获得的原材料混合均匀；S2、表层原料造粒：以混合均匀的原材料经挤出机进行造粒，制得表层材料粒料；S3、制备芯层材料：将柔性高分子材料经机械加工制成粉状或粒状的芯层材料；所述柔性高分子材料为热塑性聚合物；S4、共挤挤出：将所述表层材料粒料和芯层材料分别置入夹芯共挤挤出机，所述表层材料和芯层材料在夹芯共挤挤出机的模具中汇合，通过所述模具经挤出成型得到具有夹芯结构的木塑复合材料；S5、裁切备用：对挤出得到的夹芯结构的木塑复合材料进行裁切备用。
本实施方式的技术效果是：将芯层材料与上下表层材料分别通过挤出机，熔融后在夹芯共挤挤出机的模具中汇合，相对于传统共挤出方式将塑料层置于表层，本实施方式将芯层材料通过夹芯共挤出方式置于内层，模仿层状化“复合材料”的设计，赋予复合材料较高的韧性，且芯层材料与上下表层材料通过熔融汇合，相邻两层之间的界面结合较好。
具体实施方式5：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种挤出夹芯结构木塑复合材料的制造方法，步骤S4中所述的模具由依次相连的表层-芯层口模段、共挤口模段、加长模、冷却模、定型模构成，所述模具具有表层流道、芯层流道与共挤流道，其中表层、芯层流道处于表层-芯层口模段，共挤流道处于共挤口模段，表层和芯层流道汇合处为具有一定角度的导流槽，所述熔融状态的表层材料与芯层材料分别经表层流道与芯层流道在共挤流道中汇合，然后依次通过模具中的加长模、冷却模、定型模挤出，得到具有夹芯结构的木塑复合材料；其他与具体实施方式4相同。
本实施方式的技术效果是：将芯层材料与上下表层材料熔融后在夹芯共挤挤出机的模具中汇合，熔融的芯层材料填充在上下表层木塑材料之间，相对于传统共挤出方式将塑料层置于表层，本实施方式不存在表层包裹不均匀以及冷却时对温度敏感成型困难等问题。将芯层材料通过夹芯共挤出方式置于内层，模仿层状化“复合材料”的设计，赋予复合材料较高的韧性，且芯层材料与上下表层材料通过熔融汇合，相邻两层之间的界面结合较好。
具体实施方式6：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种挤出夹芯结构木塑复合材料的制造方法，所述中间流道的高度为0.3-10mm，所述上流道的高度为0.5-50mm，所述下流道的高度为0.5-50mm；所述上流道的高度和所述下流道的高度相同；其他与具体实施方式4或5相同。
本实施方式的技术效果是：所述的芯层流道处于上流道和下流道之间，在模具的表层-芯层口模段并在共挤口模段汇合，可以保证芯层材料与上下表层材料在相同的加工温度环境下，上流道的高度和下流道的高度相同可以保证上下表层厚度一致，赋予制备的夹芯结构复合材料具有良好的综合性能。
具体实施方式7：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种挤出夹芯结构木塑复合材料的制造方法，步骤S4所述的夹芯共挤挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，挤出温度为140-200℃，口模温度为140-200℃；其他与具体实施方式4至6中任一项相同。
本实施方式的技术效果是：芯层料与上下表层料通过挤出机，经过进一步熔融混炼加工，其形态与性质更加均一，且挤出机可以实现连续生产，保证两种原料可以连续不断的进入夹芯共挤出模具。
具体实施方式8：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种挤出夹芯结构木塑复合材料的制造方法，所述热塑性聚合物为热塑性聚合物回收料，来自回收农膜、包装膜、塑料袋、塑料容器、非容器塑料器具中的一种或其中几种的混合物经清洁、注塑、吹塑、压延、挤出或热压中的一种或几种方法加工，并经裁剪或粉碎制得粉料或粒料；其他与具体实施方式4至7中任一项相同。
本实施方式的技术效果是：热塑性聚合物是一种热塑性高分子，其长链结构及无序的排列方式赋予其很好的抗冲击韧性，通过挤出方式将其用于夹芯结构的芯层材料层，使木塑复合材料整体具有良好的冲击韧性，并可以降低其密度。由于热塑性聚合物加工温度低、工艺简单等特点，可以多次进行循环利用。我国每年产生的废旧塑料占有相当大的比例，且由于回收料杂质和着色剂多种多样，混合使用并不美观，如何回收利用并使回收塑料获得优越的社会效益和较高附加值是一个难题；当使用热塑性聚合物回收料时，可以降低成本，解决废旧塑料回收利用的问题，解决城市中日趋严重的塑料废弃问题，有利于社会和经济的可持续发展，通过本实施方式，可以使外观不美观或者色彩混杂有视觉瑕疵的回收料直接用于制造所述芯层材料层，本发明中的芯层材料色泽并不受限，可减少分选工序降低回收难度。回收后经过再次加工处理，可以将不同形状、性能的回收塑料统一加工为形态、性能比较均一的原料。
具体实施方式9：结合图1或图2说明本实施方式，本实施方式所述一种挤出夹芯结构木塑复合材料的制造方法，步骤S1所述表层材料备料是按质量份数称取20-150份热塑性聚合物、30-200份木质纤维原料、2-10份相容剂、1-10份润滑剂，并将经称量的获得的原材料混合均匀；步骤S2所述挤出机造粒温度为145-220℃；其他与具体实施方式4至8中任一项相同。
本实施方式的技术效果是：本发明制备的挤出夹芯结构木塑材料，其中上下表层材料层可采用回收热塑性聚合物，很大程度降低成本，且采用的植物纤维来源非常广泛，可采用木材加工时的边角料、锯屑或者其废旧制品制得的粉料，此种途径不仅有利于保护森林资源，还可以解决城市中日趋严重的塑料废弃问题，有利于社会和经济的可持续发展。且添加剂如相容剂、润滑剂的加入，可以有效的改善木塑材料的整体性能。限定这一具体配方的效果是保证上下表层木塑材料中木粉在不同的含量，材料在不同场合可根据需求，即强度和模量的不同限定不同的木粉含量；限定这一温度的效果是低于此温度范围，木塑不能达到很好的塑化效果，超过此范围，木质纤维炭化，热塑性聚合物开始降解，不能保证材料具有良好的冲击韧性，且会降低与芯层复合界面结合强度。
具体实施方式10：结合图1或图2说明本实施方式，本实施方式所述一种挤出夹芯结构木塑复合材料的制造方法，所述步骤S1中的热塑性聚合物为新料或回收料，所述热塑性聚合物是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯中的一种或其中几种的混合物；所述步骤S1中的木质纤维原料为木粉、竹粉、农作物秸秆粉、果壳粉、甘蔗渣中的一种或者其中几种的混合物；所述的农作物秸秆粉为玉米秸秆、小麦秸秆、大豆秸秆、棉秆或稻草秸秆；所述步骤S1中的相容剂为马来酸酐接枝的聚乙烯、马来酸酐接枝的聚丙烯、钛酸酯、异腈酸酯、硅烷中的一种或其中几种的混合物；所述步骤S1中的润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸金属盐和乙烯丙烯酸共聚金属盐中的一种或者其中几种的混合物；所述步骤S3中所述热塑性聚合物中还混合有一定比例的相容剂；所述热塑性聚合物为新料或回收料，所述热塑性聚合物是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯中的一种或其中几种的混合物；所述相容剂为马来酸酐接枝的聚乙烯、马来酸酐接枝的聚丙烯、钛酸酯、异腈酸酯、硅烷中的一种或其中几种的混合物；其他与具体实施方式4至9中任一项相同。
本实施方式的技术效果是：本发明制备的挤出夹芯结构木塑材料，其中上下表层材料层可采用回收热塑性聚合物，很大程度降低成本，且采用的木质纤维来源非常广泛，可采用木材加工时的边角料、锯屑或者其废旧制品制得的粉料，此种途径不仅有利于保护森林资源，还可以解决城市中日趋严重的塑料废弃问题，有利于社会和经济的可持续发展；且添加剂如相容剂、润滑剂的加入，可以有效的改善木塑材料的整体性能。
具体实施方式11：本实施方式所述一种挤出夹芯结构木塑复合材料的横截面为异型材，其他与具体实施方式1至10中任一项相同。
本实施方式的技术效果是：本发明制备的挤出夹芯结构木塑材料为异型材时，可以用于模板、门窗、地板，夹芯结构的存在可以保证上述产品具有较好的韧性，尤其破坏方式为面部破坏，且可以降低材料密度，达到质轻高强的效果。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
本实施例所述的一种挤出夹芯结构木塑复合材料的制备方法，具体是按照以下步骤进行的：
一、称取原料：按质量份数称取40份热塑性聚合物、55份植物纤维粉料、2.75份相容剂、和2份润滑剂；
二、将步骤一称取的原料混合均匀，将混合物通过双螺杆挤出机进行造粒，造粒温度一到七区依次为145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、160℃及155℃，螺杆转速为30r/min，得到木塑粒料；
三、称取一定量的热塑性聚合物，作为芯层原料；
四、将步骤二与三制得上下表层材料与芯层材料分别两台挤出机，其中两台挤出机通过夹芯共挤出模具链接在一起，制备挤出夹芯结构木塑复合材料，挤出温度为140-170℃；
步骤一中所述的热塑性聚合物为高密度聚乙烯(HDPE)：牌号5000S，大庆石化；
步骤一中所述的植物纤维粉料为杨木粉，40-80目，含水率≤3％；
步骤一中所述的相容剂用量按质量比为木粉的5％，为马来酸酐接枝的聚乙烯，接枝率为1％，熔融指数≥50g/10min，上海日之升新技术发展有限公司；
步骤一中所述的润滑剂为石蜡和聚乙烯蜡，市售；
步骤三中所述的热塑性聚合物为线性低密度聚乙烯(LLDPE)：牌号7042，大庆石化；
步骤四中所述的挤出机均为单螺杆挤出机；
步骤四中所述的夹芯共挤出模具，上下表层厚度为2mm，芯层厚度为1mm，制备的夹芯结构木塑复合材料厚度为5mm。
实施例二：本实施方式与实施例一不同的是：步骤一中按质量份数称取35份热塑性聚合物、60份植物纤维粉料、3份相容剂和2份润滑剂。其他与实施例一相同。
实施例三：本实施方式与实施例一不同的是：步骤一中按质量份数称取30份热塑性聚合物、65份植物纤维粉料、3.25份相容剂和2份润滑剂。其他与实施例一相同。
实施例四：本实施方式与实施例一不同的是：步骤一中按质量份数称取25份热塑性聚合物、70份植物纤维粉料、3.5份相容剂和2份润滑剂。其他与实施例一相同。
实施例五：本实施方式与实施例一不同的是：步骤一中按质量份数称取20份热塑性聚合物、75份植物纤维粉料、3.75份相容剂和2份润滑剂。其他与实施例一相同。
实施例六：本实施方式与实施例一不同的是：步骤一中按质量份数称取15份热塑性聚合物、80份植物纤维粉料、4份相容剂和2份润滑剂。其他与实施例一相同。
实施例七：本实施方式与实施例一不同的是：步骤一中按质量份数称取10份热塑性聚合物、85份植物纤维粉料、4.25份相容剂和2份润滑剂。其他与实施例一相同。
实施例八：本实施方式与实施例一不同的是具体是按照以下步骤进行的：
一、称取原料：按质量份数称取100份热塑性聚合物、35份植物纤维粉料、15份碳酸钙、0.75份相容剂、0.4份稳定剂和0.2份润滑剂；
二、将步骤一称取的原料混合均匀，将混合物通过双螺杆挤出机进行造粒，造粒温度一到七区依次为155℃、155℃、160℃、165℃、170℃、165℃及160℃，螺杆转速为30r/min，得到木塑粒料；
三、称取一定量的热塑性聚合物及其本身5％稳定剂混合均匀，作为芯层原料。
四、将步骤二与三制得上下表层材料与芯层材料分别两台挤出机，其中两台挤出机通过夹芯共挤出模具链接在一起，制备挤出夹芯结构木塑复合材料，挤出温度为140-170℃；
步骤一和三中所述的热塑性聚合物为聚氯乙烯(PVC)：牌号S700，齐鲁石化；
步骤一中所述的相容剂为铝酸酯，上海日之升新技术发展有限公司；
步骤一中所述的碳酸钙粒径大于10μm，四平大地钙业有限公司；
步骤一和三中所述的稳定剂为钙锌稳定剂：市售；
步骤四中所述的挤出机均为单螺杆挤出机；
步骤四中所述的夹芯共挤出模具，上下表层厚度为2mm，芯层厚度为1mm，制备的夹芯结构木塑复合材料厚度为5mm；其他与实施例一相同。
对比试验一：实施例一的对比试验，具体是按照以下步骤进行的：
一、称取：按质量份数称取40份热塑性聚合物、55份植物纤维粉料、2.75份相容剂、和2份润滑剂；
二、将步骤一称取的物料混合均匀，将混合物通过双螺杆挤出机进行造粒，造粒温度一到七区依次为145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、160℃及155℃，螺杆转速为30r/min，得到木塑粒料；
三、将步骤二制备的木塑粒料只通过一台挤出机，通过共挤出模具，挤出厚度为5mm的木塑材料，挤出温度为140-170℃；
步骤一中所述的热塑性聚合物为高密度聚乙烯：牌号5000S，大庆石化；
步骤一中所述的植物纤维粉料为杨木粉，40-80目，含水率≤3％；
步骤一中所述的相容剂用量按质量比为木粉的5％，为马来酸酐接枝的聚乙烯，接枝率为1％，熔融指数≥50g/10min，上海日之升新技术发展有限公司；
步骤一中所述的润滑剂为石蜡和聚乙烯蜡，市售；
步骤三中所述挤出机为单螺杆挤出机。
对比试验二：实施例二的对比试验，本对比试验与对比试验一不同的是：步骤一中按质量份数称取35份热塑性聚合物、60份植物纤维粉料、3份相容剂和2份润滑剂。其他与对比试验一相同。
对比试验三：实施例三的对比试验，本对比试验与对比试验一不同的是：步骤一中按质量份数称取30份热塑性聚合物、65份植物纤维粉料、3.25份相容剂和2份润滑剂。其他与对比试验一相同。
对比试验四：实施例四的对比试验，本对比试验与对比试验一不同的是：步骤一中按质量份数称取25份热塑性聚合物、70份植物纤维粉料、3.5份相容剂和2份润滑剂。其他与对比试验一相同。
对比试验五：实施例五的对比试验，本对比试验与对比试验一不同的是：步骤一中按质量份数称取20份热塑性聚合物、75份植物纤维粉料、3.75份相容剂和2份润滑剂。其他与对比试验一相同。
对比试验六：实施例六的对比试验，本对比试验与对比试验一不同的是：步骤一中按质量份数称取15份热塑性聚合物、80份植物纤维粉料、4份相容剂和2份润滑剂。其他与对比试验一相同。
对比试验七：实施例七的对比试验，本对比试验与对比试验一不同的是：步骤一中按质量份数称取10份热塑性聚合物、85份植物纤维粉料、4.25份相容剂和2份润滑剂。其他与对比试验一相同。
对比试验八：实施例八的对比试验，本对比试验与对比试验一不同的是具体是按照以下步骤进行的：
一、称取原料：按质量份数称取100份热塑性聚合物、35份植物纤维粉料、15份碳酸钙、0.75份相容剂、0.4份稳定剂和0.2份润滑剂；
二、将步骤一称取的原料混合均匀，将混合物通过双螺杆挤出机进行造粒，造粒温度一到七区依次为155℃、155℃、160℃、165℃、170℃、165℃及160℃，螺杆转速为30r/min，得到木塑粒料；
三、将步骤二制备的木塑粒料只通过一台挤出机，通过共挤出模具，挤出厚度为5mm的木塑材料，挤出温度为140-170℃；
步骤一中所述的热塑性聚合物为聚氯乙烯(PVC)：牌号S700，齐鲁石化；
步骤一中所述的相容剂为铝酸酯，上海日之升新技术发展有限公司；
步骤一中所述的碳酸钙粒径大于10μm，四平大地钙业有限公司；
步骤一中所述的稳定剂为钙锌稳定剂：市售；
步骤四中所述的挤出机均为单螺杆挤出机；其他与对比试验一相同。
对实施例一至七制备的胶合夹芯结构木塑复合材料及对比试验一至七制备的木塑材料进行静态力学性能测试，按照ASTM D790-03和ASTM D4812进行弯曲和冲击强度测试，结果如表1所示。
表1：热压夹芯结构木塑复合材料力学性能测试结果
由以上可知，夹芯结构可以改善热塑性聚合物板材的强度和韧性，即在增加木塑材料中塑料含量的基础上可以同时实现增强增韧的效果，而随着木质纤维粉料含量的增加，其增强增韧效果越明显。由于此种方法在提高塑料含量的基础上，依旧可以充分的将木质纤维力学性能体现出来，且芯层还可以使用回收塑料，对木塑力学性能的改善的同时对环境和经济均有重要的意义。

Claims (10)

1.一种挤出夹芯结构木塑复合材料，包括木塑复合材料层，其特征在于所述木塑复合材料层至少包括上表层木塑材料层(1)和下表层木塑材料层(3)，所述上表层木塑材料层(1)和下表层木塑材料层(3)之间还具有芯层材料层(2)，通过分层共挤的方式，所述芯层材料层(2)与所述上表层木塑材料层(1)和下表层木塑材料层(3)形成挤出夹芯结构，所述芯层材料层(2)为柔性高分子材料，并构成所述挤出夹芯结构的柔性插层。
2.根据权利要求1所述的一种挤出夹芯结构木塑复合材料，其特征在于所述的芯层材料层(2)为热塑性聚合物制得，所述热塑性聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等其中的一种或几种的混合物，所述的热塑性聚合物为新料或回收料。
3.根据权利要求1所述的一种挤出夹芯结构木塑复合材料，其特征在于所述的芯层材料层(2)为热塑性聚合物和相容剂按照一定比例混合制得，所述热塑性聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等其中的一种或几种的混合物，所述的热塑性聚合物为新料或回收料；所述的相容剂为马来酸酐接枝的聚乙烯、马来酸酐接枝的聚丙烯、钛酸酯、异腈酸酯、硅烷中的一种或其中几种的混合物。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种挤出夹芯结构木塑复合材料的制造方法，其特征在于按以下步骤进行：
S1、表层材料备料：按一定比例称量木质纤维原料、热塑性聚合物、相容剂及润滑剂，将经称量的获得的原材料混合均匀；
S2、表层原料造粒：以混合均匀的原材料经挤出机进行造粒，制得表层材料粒料；
S3、制备芯层材料：将柔性高分子材料经机械加工制成粉状或粒状的芯层材料；所述柔性高分子材料为热塑性聚合物；
S4、共挤挤出：将所述表层材料粒料和芯层材料分别置入夹芯共挤挤出机，所述表层材料和芯层材料在夹芯共挤挤出机的模具中汇合，通过所述模具经挤出成型得到具有夹芯结构的木塑复合材料；
S5、裁切备用：对挤出得到的夹芯结构的木塑复合材料进行裁切备用。
5.根据权利要求4所述的一种挤出夹芯结构木塑复合材料的制造方法，其特征在于步骤S4中所述的模具由依次相连的表层-芯层口模段、共挤口模段、加长模、冷却模、定型模构成，所述模具具有表层流道、芯层流道与共挤流道，其中表层、芯层流道处于表层-芯层口模段，共挤流道处于共挤口模段，表层和芯层流道汇合处为具有一定角度的导流槽，所述熔融状态的表层材料与芯层材料分别经表层流道与芯层流道在共挤流道中汇合，然后依次通过模具中的加长模、冷却模、定型模挤出，得到具有夹芯结构的木塑复合材料。
6.根据权利要求5所述的一种挤出夹芯结构木塑复合材料的制造方法，其特征在于所述中间流道的高度为0.3-10mm，所述上流道的高度为0.5-50mm，所述下流道的高度为0.5-50mm；所述上流道的高度和所述下流道的高度相同。
7.根据权利要求5所述的一种挤出夹芯结构木塑复合材料的制造方法，其特征在于步骤S4所述的夹芯共挤挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，挤出温度为140-200℃，口模温度为140-200℃。
8.根据权利要求4所述一种挤出夹芯结构木塑复合材料的制造方法，其特征在于所述热塑性聚合物为热塑性聚合物回收料，来自回收农膜、包装膜、塑料袋、塑料容器、非容器塑料器具中的一种或其中几种的混合物经清洁、注塑、吹塑、压延、挤出或热压中的一种或几种方法加工，并经裁剪或粉碎制得粉料或粒料。
9.根据权利要求4所述一种挤出夹芯结构木塑复合材料的制造方法，其特征在于步骤S1所述表层材料备料是按质量份数称取20-150份热塑性聚合物、30-200份木质纤维原料、2-10份相容剂、1-10份润滑剂，并将经称量的获得的原材料混合均匀；步骤S2所述挤出机造粒温度为145-220℃。
10.根据权利要求4所述的一种挤出夹芯结构木塑复合材料制造方法，其特征在于：所述步骤S1中的热塑性聚合物为新料或回收料，所述热塑性聚合物是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯中的一种或其中几种的混合物；所述步骤S1中的木质纤维原料为木粉、竹粉、农作物秸秆粉、果壳粉、甘蔗渣中的一种或者其中几种的混合物；所述的农作物秸秆粉为玉米秸秆、小麦秸秆、大豆秸秆、棉秆或稻草秸秆；所述步骤S1中的相容剂为马来酸酐接枝的聚乙烯、马来酸酐接枝的聚丙烯、钛酸酯、异腈酸酯、硅烷中的一种或其中几种的混合物；所述步骤S1中的润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸金属盐和乙烯丙烯酸共聚金属盐中的一种或者其中几种的混合物；所述步骤S3中所述热塑性聚合物中还混合有一定比例的相容剂；所述热塑性聚合物为新料或回收料，所述热塑性聚合物是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯中的一种或其中几种的混合物；所述相容剂为马来酸酐接枝的聚乙烯、马来酸酐接枝的聚丙烯、钛酸酯、异腈酸酯、硅烷中的一种或其中几种的混合物。
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