CN106752000A - 一种高分子纤维复合新材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高分子纤维复合新材料，具体而言，该高分子纤维复合新材料包含以重量份数计的下列组分：植物纤维50～100份、塑料50～100份、增塑剂5～10份、润滑剂2～5份、表面活性剂1～5份和交联剂3～8份。该高分子纤维复合新材料中不添加橡胶成分，使用安全，组成简单，原料易得，并且该材料具有较好的力学性能。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种高分子纤维复合新材料。
背景技术
高分子纤维复合新材料是将植物纤维与塑料共混挤出的一类新型复合材料，被广泛应用于民用建筑装饰、车船、国防等领域，这类材料的加工性能优良，但力学性能欠佳，需要通过对植物纤维及塑料进行表面改性或者添加不同的助剂来加以改善。中国发明专利申请CN101921491A公开了一种木塑复合材料，其通过加入高熔指热塑性树脂和表面活性剂来改善复合物中木粉的分散性、流动性以及与塑胶的相容性，通过加入废橡胶来提高材料的力学性能，但是橡胶来源于石油，属于易燃品，使用过程中存在安全隐患。中国发明专利申请CN102838816A公开了一种高分子纤维复合新材料，其包含十多种组分，且个别组分不易获得，限制了其大规模工业化生产。
发明内容
针对上述情况，本发明的目的在于提供一种不添加橡胶成分、使用安全、组成简单、原料易得的高分子纤维复合新材料，并且该材料具有较好的力学性能。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高分子纤维复合新材料，其包含以重量份数计的下列组分：植物纤维50～100份、塑料50～100份、增塑剂5～10份、润滑剂2～5份、表面活性剂1～5份和交联剂3～8份。
优选的，上述高分子纤维复合新材料包含以重量份数计的下列组分：植物纤维60～80份、塑料60～80份、增塑剂6～8份、润滑剂3～4份、表面活性剂2～4份和交联剂4～6份。
更优选的，上述高分子纤维复合新材料包含以重量份数计的下列组分：植物纤维70份、塑料70份、增塑剂7份、润滑剂3份、表面活性剂2份和交联剂4份。
优选的，在上述高分子纤维复合新材料中，所述植物纤维为选自锯末、刨花、木屑、竹屑、果壳、秸秆中的任意一种或其任意比例的混合物的颗粒，所述颗粒的粒度为250～400目。
优选的，在上述高分子纤维复合新材料中，所述塑料为热塑性塑料、热固性塑料或其任意比例混合物的颗粒，所述颗粒的粒度为200～300目，其中：所述热塑性塑料选自聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的任意一种或其任意比例的混合物；所述热固性塑料选自氨基树脂、酚醛树脂、环氧树脂中的任意一种或其任意比例的混合物。
优选的，在上述高分子纤维复合新材料中，所述增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二己酯、邻苯二甲酸二丁酯中的任意一种或其任意比例的混合物。
优选的，在上述高分子纤维复合新材料中，所述润滑剂选自硬脂酸镁、硬脂酸钠、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的任意一种或其任意比例的混合物。
优选的，在上述高分子纤维复合新材料中，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂，优选季铵盐型阳离子表面活性剂，如月桂基三甲基氯化铵、二癸基二甲基氯化铵、月桂基二甲基苄基氯化铵等。
优选的，在上述高分子纤维复合新材料中，所述交联剂为过氧化物交联剂，如过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯等。
一种高分子纤维复合新材料的制备方法，其包括如下步骤：
(1)将植物纤维于110～120℃进行干燥；
(2)待温度降至室温后，加入交联剂、表面活性剂并混合，于110～120℃搅拌5～10分钟后停止加热；
(3)待温度降至室温后，加入塑料并混合，于110～120℃搅拌5～10分钟后停止加热；
(4)待温度降至室温后，加入润滑剂、增塑剂并混合，于110～120℃搅拌5～10分钟后停止加热，得到预混物料；
(5)将预混物料投入造粒机中造粒，得到粒料；
(6)将粒料投入挤出机中挤出，得到高分子纤维复合新材料。
本发明的高分子纤维复合新材料通过表面活性剂与植物纤维表面上的极性基团发生锚锢作用，以降低植物纤维的表面极性，有利于植物纤维与塑料共混；另外，可提高植物纤维与塑料之间的亲和力，形成密实的网状结构，使植物纤维在复合材料中的分散更加均匀，获得更好的流动性，进而提高产品的力学性能。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。需要注意的是，这些实施例仅用于解释本发明，而并不以任何方式来限制本发明。
实施例1：高分子纤维复合新材料的制备。
(1)将50kg锯末颗粒(过250目筛)于120℃进行干燥；
(2)待温度降至室温后，加入3kg过氧化苯甲酰、1kg月桂基三甲基氯化铵并混合，于120℃搅拌5分钟后停止加热；
(3)待温度降至室温后，加入50kg聚苯乙烯颗粒(过300目筛)并混合，于120℃搅拌5分钟后停止加热；
(4)待温度降至室温后，加入2kg硬脂酸镁、5kg邻苯二甲酸二辛酯并混合，于120℃搅拌5钟后停止加热，得到预混物料；
(5)将预混物料投入单螺杆造粒机中造粒，得到粒料；
(6)将粒料投入单螺杆挤出机中挤出，得到高分子纤维复合新材料。
实施例2：高分子纤维复合新材料的制备。
(1)将100kg木屑颗粒(过400目筛)于110℃进行干燥；
(2)待温度降至室温后，加入8kg过氧化二异丙苯、5kg二癸基二甲基氯化铵并混合，于110℃搅拌5分钟后停止加热；
(3)待温度降至室温后，加入100kg酚醛树脂颗粒(过300目筛)并混合，于110℃搅拌5分钟后停止加热；
(4)待温度降至室温后，加入5kg硬脂酸钠、10kg邻苯二甲酸二己酯并混合，于110℃搅拌5钟后停止加热，得到预混物料；
(5)将预混物料投入单螺杆造粒机中造粒，得到粒料；
(6)将粒料投入单螺杆挤出机中挤出，得到高分子纤维复合新材料。
实施例3：高分子纤维复合新材料的制备。
(1)将60kg刨花颗粒(过250目筛)于120℃进行干燥；
(2)待温度降至室温后，加入4kg过氧化苯甲酸叔丁酯、2kg月桂基二甲基苄基氯化铵并混合，于120℃搅拌5分钟后停止加热；
(3)待温度降至室温后，加入60kg丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物颗粒(过300目筛)并混合，于120℃搅拌5分钟后停止加热；
(4)待温度降至室温后，加入3kg硬脂酸钙、6kg邻苯二甲酸二丁酯并混合，于120℃搅拌5钟后停止加热，得到预混物料；
(5)将预混物料投入单螺杆造粒机中造粒，得到粒料；
(6)将粒料投入单螺杆挤出机中挤出，得到高分子纤维复合新材料。
实施例4：高分子纤维复合新材料的制备。
(1)将70kg秸秆颗粒(过400目筛)于110℃进行干燥；
(2)待温度降至室温后，加入4kg过氧化苯甲酰、2kg月桂基二甲基苄基氯化铵并混合，于110℃搅拌5分钟后停止加热；
(3)待温度降至室温后，加入70kg环氧树脂颗粒(过300目筛)并混合，于110℃搅拌5分钟后停止加热；
(4)待温度降至室温后，加入3kg硬脂酸锌、7kg邻苯二甲酸二丁酯并混合，于110℃搅拌5钟后停止加热，得到预混物料；
(5)将预混物料投入单螺杆造粒机中造粒，得到粒料；
(6)将粒料投入单螺杆挤出机中挤出，得到高分子纤维复合新材料。
实施例5：高分子纤维复合新材料的性能测试。
将实施例1～4中获得的高分子纤维复合新材料制成板材，并进行熔融指数、弯曲强度、拉伸强度、抗冲击强度、吸水率等方面的测试，其结果如下表所示。
| 检测项目 | 检测方法 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 熔融指数(g/10min) | GB/T 3682 | 3.0 | 3.3 | 3.2 | 3.5 |
| 弯曲强度(MPa) | GB/T 9341 | 52.2 | 53.5 | 55.4 | 57.3 |
| 拉伸强度(MPa) | GB/T 1040 | 40.2 | 42.5 | 43.8 | 46.1 |
| 抗冲击强度(kJ/m2) | GB/T 1043 | 31.1 | 30.9 | 30.8 | 33.6 |
| 吸水率(％) | GB/T 1034 | 0.28 | 0.26 | 0.25 | 0.22 |
Claims (10)
1.一种高分子纤维复合新材料，其包含以重量份数计的下列组分：植物纤维50～100份、塑料50～100份、增塑剂5～10份、润滑剂2～5份、表面活性剂1～5份和交联剂3～8份。
2.根据权利要求1所述的高分子纤维复合新材料，其特征在于，所述高分子纤维复合新材料包含以重量份数计的下列组分：植物纤维60～80份、塑料60～80份、增塑剂6～8份、润滑剂3～4份、表面活性剂2～4份和交联剂4～6份。
3.根据权利要求2所述的高分子纤维复合新材料，其特征在于，所述高分子纤维复合新材料包含以重量份数计的下列组分：植物纤维70份、塑料70份、增塑剂7份、润滑剂3份、表面活性剂2份和交联剂4份。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的高分子纤维复合新材料，其特征在于，所述植物纤维为选自锯末、刨花、木屑、竹屑、果壳、秸秆中的任意一种或其任意比例的混合物的颗粒，所述颗粒的粒度为250～400目。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的高分子纤维复合新材料，其特征在于，所述塑料为热塑性塑料、热固性塑料或其任意比例混合物的颗粒，所述颗粒的粒度为200～300目；所述热塑性塑料选自聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的任意一种或其任意比例的混合物；所述热固性塑料选自氨基树脂、酚醛树脂、环氧树脂中的任意一种或其任意比例的混合物。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的高分子纤维复合新材料，其特征在于，所述增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二己酯、邻苯二甲酸二丁酯中的任意一种或其任意比例的混合物。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的高分子纤维复合新材料，其特征在于，所述润滑剂选自硬脂酸镁、硬脂酸钠、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的任意一种或其任意比例的混合物。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的高分子纤维复合新材料，其特征在于，所述表面活性剂为季铵盐型阳离子表面活性剂。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的高分子纤维复合新材料，其特征在于，所述交联剂为过氧化物交联剂。
10.一种根据权利要求1至9中任一项所述的高分子纤维复合新材料的制备方法，其包括如下步骤：
1)将植物纤维于110～120℃进行干燥；
2)待温度降至室温后，加入交联剂、表面活性剂并混合，于110～120℃搅拌5～10分钟后停止加热；
3)待温度降至室温后，加入塑料并混合，于110～120℃搅拌5～10分钟后停止加热；
4)待温度降至室温后，加入润滑剂、增塑剂并混合，于110～120℃搅拌5～10分钟后停止加热，得到预混物料；
5)将预混物料投入造粒机中造粒，得到粒料；
6)将粒料投入挤出机中挤出，得到高分子纤维复合新材料。
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