CN108676236B - 木塑复合材料的改性方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种制备并改善木塑复合材料性能的方法，结果表明随着碳酸钙晶须含量增加,木塑复合材料力学性能也逐渐得到提高，同时木塑复合材料吸水率也有一定改善，本发明制备的碳酸钙晶须增强木塑复合材料具有环保、高强度、硬度高、耐磨性好、低吸水率等优点，能满足木塑复合材料作为结构材料要求，还解决了生物质废料的综合利用问题，为木塑复合材料的应用开发提供了一个新思路。
Description
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种制备并改善木塑复合材料性能的方法。
背景技术
木塑复合材料是一类利用高分子树脂和生物质废料为主要物质，通过挤出、注塑成型工艺制备的一种复合材料。自20世纪90年代进入我国后，木塑复合材料制品经过技术改良后已经获得广泛应用。2017年我国木塑产品产量接近300万吨，占世界总产量近70％，在生产、销售、消费和出口均位居全球第一。由于该技术可大大减少非降解高分子树脂用量，同时又能利用生物质废料，具有一定环保性，可实现100％回收再生产，是真正的绿色环保产品，因此在装饰装修、景观设计、汽车等领域发展迅速。木塑复合材料目前所用的高分子树脂主要是聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯；填料主要是锯末、刨花、竹屑、麦秸、稻草、糠壳及甘蔗渣等经粉碎、研磨等处理的生物质材料；为改善树脂与填料界面性能，通常还会添加增容剂如马来酸酐接枝物等。为使木塑复合材料产品在各领域实现大规模应用，各国研究人员分别对木塑产品进行改性研究，如阻燃、增强增韧、抗紫外老化、热稳定性、电磁屏蔽等。
碳酸钙晶须是一种无毒，无味，白色篷松状的针状单晶体，具有高强度、耐磨性优良、热稳定性好、来源丰富、成本低廉、无污染等特点，因而作为增强耐磨材料，在高分子领域中应用较广。如碳酸钙晶须加入乙烯-乙酸乙烯酯乳液和苯丙乳液中,可提高体系的黏度,改善涂层的抗开裂性、附着力、强度等；加入聚丙烯后发现聚丙烯的弯曲应力提高了23％；文国富等制备的碳酸钙晶须增强橡胶材料，其耐磨性有显著的提高；雷云霄等奖碳酸钙晶须用钛酸酯偶联剂改性后，改善了与橡胶的相容性，4％的添加量大大提高了复合材料的力学性能。杨文光公开了一种碳酸钙晶须增强PEEK/PTFE树脂的专利，在PEEK中添加碳酸钙晶须和PTFE，可提高树脂的耐磨性，并进一步增强PEEK的机械强度。崔嘉扬等用PMMA接枝改性碳酸钙晶须，然后增强PVC，结果发现复合材料的拉伸强度随晶须表面接枝率的提高而提高，且复合材料的模量、玻璃化转变温度以及热稳定性能都有所提升。
目前木塑复合材料在力学性能和耐磨性等方面需要进一步提高。碳酸钙晶须作为一种有效的增强耐磨填料，其在木塑复合材料领域中还未得到充分应用。本发明通过碳酸钙晶须制备增强木塑复合材料，将为丰富木塑复合材料产品，提高附加值，拓展木质素高值化应用提供基础理论和科学指导，目前相关研究在国内外未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改善木塑复合材料性能的方法，不但提高木塑复合材料的力学性能、耐磨性，还解决了生物质废料和废旧高分子的综合利用问题，为木塑复合材料的应用开发提供了一个新的思路。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
木塑复合材料的改性方法，包括以下步骤：
1)将生物质原料和碳酸钙晶须放入100℃干燥箱中干燥24h，除去所含水分，然后冷却至室温备用；
2)将上述干燥后的生物质原料、碳酸钙晶须、高分子树脂、增容剂放入挤出机中，进行熔融挤出共混,获得共混料，挤出温度为160-170℃；
3)将上述共混料进行挤出造粒，挤出温度为160-170℃；
4)将3)获得的粒料，放入挤出机中制备相应的木塑复合材料产品，温度160-170℃；
所述生物质原料为竹粉或木粉，粒径在100目–300目之间，其占整个复合材料的比例为30wt％-50wt％。
在复合材料中碳酸钙晶须含量在2wt％-10wt％。
所述碳酸钙晶须长度为20μm–80μm，直径0.5μm–2μm。
所述高分子树脂为聚乙烯。
所述增容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝乙丙橡胶、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(POE)中的一种；相对于整个复合材料，含量为2wt％-5wt％。
本发明的有益效果：
本发明提供一种改善木塑复合材料性能的方法，不但提高木塑复合材料的力学性能、耐磨性，还解决了生物质废料和废旧高分子的综合利用问题，为木塑复合材料的应用开发提供了一个新的思路。
具体实施方式
实施例1
将200g木粉和50g碳酸钙晶须放入真空干燥箱中干燥24h，温度控制在100℃，干燥好的生物质原料和碳酸钙晶须与227.5g聚乙烯、20g马来酸酐接枝聚乙烯，2.5g硬脂酸钙放入挤出机中进行熔融共混(160℃-170℃)，为确保混合均匀，第一次挤出获得的共混料，在挤出机中进行第二次挤出共混造粒(160℃-170℃)，然后将获得的最终粒料放入挤出机(160℃-170℃)中通过挤出成型方式制备最终木塑复合材料产品。
实施例2
将225g木粉和25g碳酸钙晶须放入真空干燥箱中干燥24h，温度控制在100℃。干燥好的生物质原料和碳酸钙晶须与227.5g聚乙烯、20g马来酸酐接枝聚乙烯，2.5g硬脂酸钙放入挤出机中进行熔融共混(160℃-170℃)。为确保混合均匀，第一次挤出获得的共混料，在挤出机中进行第二次挤出共混造粒(160℃-170℃)，然后将获得的最终粒料放入挤出机(160℃-170℃)中通过挤出成型方式制备最终木塑复合材料产品。
实施例3
将200g木粉和50g碳酸钙晶须放入真空干燥箱中干燥24h，温度控制在100℃。干燥好的生物质原料和碳酸钙晶须与227.5g聚乙烯、20g马来酸酐接枝POE，2.5g硬脂酸钙放入挤出机中进行熔融共混(160℃-170℃)。为确保混合均匀，第一次挤出获得的共混料，在挤出机中进行第二次挤出共混造粒(160℃-170℃)，然后将获得的最终粒料放入挤出机(160℃-170℃)中通过挤出成型方式制备最终木塑复合材料产品。
实施例4
将225g木粉和25g碳酸钙晶须放入真空干燥箱中干燥24h，温度控制在100℃。干燥好的生物质原料和碳酸钙晶须与227.5g聚乙烯、20g马来酸酐接枝POE，2.5g硬脂酸钙放入挤出机中进行熔融共混(160℃-170℃)，为确保混合均匀，第一次挤出获得的共混料，在挤出机中进行第二次挤出共混造粒(160℃-170℃)，然后将获得的最终粒料放入挤出机(160℃-170℃)中通过挤出成型方式制备最终木塑复合材料产品。
Claims (2)
1.木塑复合材料的改性方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将生物质原料和碳酸钙晶须放入100℃干燥箱中干燥24h，除去所含水分，然后冷却至室温备用；
2)将上述干燥后的生物质原料、碳酸钙晶须、高分子树脂、增容剂放入挤出机中，进行熔融挤出共混,获得共混料，挤出温度为160-170℃；
3)将上述共混料进行挤出造粒，挤出温度为160-170℃；
4)将3)获得的粒料，放入挤出机中制备相应的木塑复合材料产品，温度160-170℃；
所述生物质原料为竹粉或木粉，粒径在100目–300目之间，其占整个复合材料的比例为30wt％-50wt％；
在复合材料中碳酸钙晶须含量在2wt％-10wt％；
所述碳酸钙晶须长度为20μm-80μm，直径0.5μm-2μm；
所述高分子树脂为聚乙烯；
所述增容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝乙丙橡胶、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(POE)中的一种；相对于整个复合材料，其含量为2wt％-5wt％。
2.一种如权利要求1所述的木塑复合材料的改性方法所制备的木塑复合材料。
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| CN108676236A CN108676236A (zh) | 2018-10-19 |
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| 碳酸钙晶须对HDPE/木粉复合材料力学性能和热稳定性影响;张筱茜等;《塑料工业》;20190430;第123-126页 * |
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