CN109354892A - 一种脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料及其制备方法，该脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料是将橡胶木粉经过脱内含物预处理得到脱内含物橡胶木粉，将脱内含物橡胶木粉、高密度聚乙烯和助剂混合均匀，利用造粒机对混合的物料进行造粒，最后成型制得。本发明的脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料抗冲击强度高、弯曲强度高、吸水变化率小、有很好的木质感，相对于没有脱内含物橡胶木粉所制备的木塑复合材料，具有更好的防霉、耐腐性能，可广泛应用于户外、浴室、厨房、阳台等领域。

Description

一种脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料及其制备 方法
技术领域
本发明涉及一种橡胶木基木塑复合材料及其制备方法。更具体地说，本发明涉及一种脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
木塑复合材料是将植物纤维、塑料以及其他加工助剂进行共混挤出得到的一类复合材料。木塑复合材料具有很多优异性能如：价格低廉、尺寸稳定性好、可以解决由于废弃塑料无法回收对环境造成污染的问题，也可以解决纤维废弃资源得不到充分利用的问题。目前，木塑复合材料已经应用于建筑模板、包装材料、墙板和地板等领域。
若直接以橡胶木粉为原料来制备木塑复合材料，由于橡胶木内含物中糖类及蛋白质等营养物质丰富，碳水化合物含量高，缺乏对生物因子具有抑制作用的酚化物，因此所制备的橡胶木基木塑复合材料易遭受真菌及昆虫的侵害，降低了它的使用寿命，限制了它的应用领域。
针对橡胶木基木塑复合材料存在的问题，提高橡胶木基木塑复合材料的耐腐和防霉性能，本专利采用对橡胶木粉先进行抽提处理，有效地脱除橡胶木内含物中的碳水化合物和蛋白质等营养物质，再与高密度聚乙烯复合制备脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料。
脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料中的脱内含物处理能够有效减少材料中木基内含物所含淀粉和蛋白质等营养物质，减少真菌和昆虫等对材料的腐蚀，因此材料的防霉性能和耐腐性能都有显著提高，并且脱内含物的过程可以使复合材料中木基纤维比重增加，提高其强度，又使材料具有良好吸水尺寸稳定性和加热尺寸稳定性。此外，脱内含物的过程还能去除木材中的大部分色素，赋予产品更细致的外观颜色，比一般的橡胶木基木塑复合物更具木质感。
CN107236204A公开了一种PVC木塑复合装饰板的制备工艺，所述的PVC木塑复合装饰板主要是用橡胶木粉与PVC复合，加入其它加工助剂通过混炼挤出制备。此种木塑复合装饰板具有很好的阻燃性、耐磨性、抗弯强度和板面握钉力特性。以上公开的专利是以未经脱内含物的橡胶木粉来制备木塑复合材料。由于橡胶木等木材的内含物中含有很多糖类和蛋白质等营养成分，易引起真菌和昆虫腐蚀，本专利对橡胶木粉进行脱内含物处理，不仅可以有效去除内含物中的营养物质，还可以去除木材内含物中的大部分色素物质，有效地预防真菌和昆虫等腐蚀，提高了材料的耐腐性和耐久性，用脱内含物木粉制备木塑复合材料将具有深远的意义。
发明内容
本发明的目的是为了提高现有橡胶木粉为基材的木塑复合材料耐腐性能，提供一种脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料。本发明的脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料所用的橡胶木粉去除了碳水化合物、酚类物质和蛋白质等内含物的营养物质，具有良好的耐腐性。
本发明的另一目的是在于提供所述脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料的制备方法。
本发明的目的通过下述技术方案来实现：
一种脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料，所述复合材料是将橡胶木粉经过脱内含物预处理得到脱内含物橡胶木粉，将脱内含物橡胶木粉、高密度聚乙烯和助剂混合均匀，利用造粒机对混合的物料进行造粒，最后成型制得。
优选地，脱内含物橡胶木粉、高密度聚乙烯、助剂的质量比为(40～60)：(60～40)：(6～35)，所述助剂包括偶联剂、增塑剂和润滑剂；所述偶联剂、增塑剂、润滑剂的质量比为(3～7)：(2～20)：(1～8)。
更为优选地，脱内含物橡胶木粉、高密度聚乙烯、助剂的质量比为(40～60)：(60～40)：(6～35)，所述助剂包括偶联剂、增塑剂和润滑剂；所述偶联剂、增塑剂、润滑剂的质量比为(4～6)：(4～18)：(3～5)。
优选地，所述的偶联剂为马来酸酐接枝聚乙烯偶联剂、钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂；所述的增塑剂为对苯二甲酸二辛酯、多元醇苯甲酸酯或偏苯三酸三辛酯；所述的润滑剂为硬脂酸锌、石蜡或聚乙烯蜡。
优选地，所述橡胶木粉中碳水化合物和蛋白质内含物的含量为5～12wt％，所述脱内含物的橡胶木粉中纤维素含量达到42.1～45.5wt％。
所述的脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料的制备方法，包括如下具体步骤：
S1.橡胶木粉预处理：采用索氏抽提法用溶剂抽提橡胶木粉，直到抽提时抽提器中的溶剂为无色为止，然后干燥至橡胶木粉含水率为2～5wt％备用；
S2.混合物料：将步骤S1处理后的橡胶木粉和高密度聚乙烯进行均匀混合，再加入偶联剂、增塑剂、润滑剂进行混合，混合均匀后静置至室温，得到混合物料；
S3.挤出成型：将步骤S2混合物料进行造粒，粒料经带模具的双螺杆挤出机挤出成型，并经自然冷却，可得脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料。
优选地，步骤S1中所述的橡胶木粉是经过脱内含物预处理得到的，橡胶木粉中碳水化合物和蛋白质内含物含量为5～12wt％。
优选地，步骤S1中所述橡胶木粉的平均粒径为60～100目，所述橡胶木粉的含水量为2～5％；所述溶剂为去离子水、甲醇、苯-乙醇、丙酮、乙醚或二氯甲烷。
优选地，步骤S1中所述抽提的时间为12～24小时。
优选地，步骤S2中所述脱内含物橡胶木粉、高密度聚乙烯、偶联剂、增塑剂、润滑剂的质量比为(40～60)：(60～40)：(3～7)：(2～20)：(1～8)。
优选地，步骤S2中所述的偶联剂为马来酸酐接枝聚乙烯偶联剂、钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂。
优选地，步骤S2中所述的增塑剂为对苯二甲酸二辛酯、多元醇苯甲酸酯或偏苯三酸三辛酯。
优选地，步骤S2中所述的润滑剂为硬脂酸锌、石蜡或聚乙烯蜡。
本发明的方法能以很高的效率来生产抽提橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料。是将按配方计量的脱内含物橡胶木粉和HDPE加入转速为400～800转/分，温度为40～55℃的高速混合机中进行混合，混合5～10min后加入按配方计量的偶联剂和其他加工助剂，再混合10～15min，将混合均匀的物料静置至室温，最后将物料加入造粒机进行造粒，再经双螺杆挤出机挤出定型，自然冷却后成型为各种形状的木塑制品。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明的脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料所用的橡胶木粉去除了碳水化合物、酚类物质和蛋白质等内含物的营养物质，具有良好的耐腐性。
2.本发明通过对橡胶木粉进行抽提处理，优化工艺，很好地改善了橡胶木基木塑复合材料的防霉耐腐性能，提升了其耐久性、防虫蛀、抗弯强度、抗冲击等性能，降低了其被霉菌和昆虫等的腐蚀，综合使用价值提高，市场竞争力增强。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。
实施例1
(1)橡胶木粉预处理：选择目数为60目的橡胶木粉，在103℃下对木粉进行干燥处理，采用索氏抽提法选用去离子水为抽提溶剂抽提橡胶木粉20个小时，抽提温度为100℃，抽提完成后干燥至含水率为2～5％备用；
(2)混合物料：将60份已烘干的脱内含物橡胶木粉和40份HDPE塑料按重量计加入转速为400r/min的高速混合机中进行混合，混合均匀后加入按重量计加入22份加工助剂(5份硬脂酸锌、10份对苯二甲酸二辛酯(DOTP)、7份偶联剂马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE)，再进行混合10min，混合温度为50℃，混合均匀后将物料静置至室温。
(3)挤出成型：将混合均匀的物料用造粒机进行造粒，然后将粒料再通过双螺杆挤出机，通过不同的模具挤出成型，制得脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料。
实施例2
(1)橡胶木粉预处理：选择目数为100目的橡胶木粉，在103℃下对木粉进行干燥处理，采用索氏抽提法选用甲醇为抽提溶剂抽提橡胶木粉20个小时，抽提温度为65℃，抽提完成后干燥至含水率为2～5％备用；
(2)混合物料：将50份已烘干的脱内含物橡胶木粉和将50份HDPE塑料按重量计加入转速为400r/min的高速混合机中进行均匀混合，再按重量计加入加工助剂(4份硬脂酸锌、10份对苯二甲酸二辛酯(DOTP)、5份偶联剂马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE)，再进行混合10min，混合温度为50℃，混合均匀后将物料静置至室温。
(3)挤出成型：将混合均匀的物料用造粒机进行造粒，然后将粒料再通过双螺杆挤出机，通过不同的模具挤出成型，制得脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料。
实施例3
(1)橡胶木粉预处理：选择目数为80目的橡胶木粉，在103℃下对木粉进行干燥处理，采用索氏抽提法选用苯-乙醇为抽提溶剂抽提橡胶木粉20个小时，抽提温度为69℃，抽提完成后干燥至含水率为2～5％备用；
(2)混合物料：将40份已烘干的脱内含物橡胶木粉和60份HDPE塑料按配方计量后加入转速为400r/min的高速混合机中进行混合，混合均匀后按重量计加入加工助剂(3份硬脂酸锌、10份邻对苯二甲酸二辛酯(DOTP)、3份偶联剂马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE))，再进行混合10min，混合温度为50℃，混合均匀后将物料静置至室温。
(3)挤出成型：将混合均匀的物料用造粒机进行造粒，然后将粒料再通过双螺杆挤出机，通过不同的模具挤出成型，制得脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料。
表1为实施例1～3的脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料配方组成。表1中所述的耐腐等级参照GB/T 24508-2009进行检测。Ⅰ级表示试件真菌腐蚀重量损失为0～10％，Ⅱ级表示试件真菌腐蚀重量损失为11～24％；防霉等级参照ASTM D3273-2016方法进行测定。从表1中可知，所制备复合材料耐腐和防霉性能良好，达到了木塑地板的应用要求。
表1脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料组成
注：耐腐等级：Ⅰ表示Ⅰ级强耐腐；Ⅱ表示Ⅱ级耐腐；防霉等级：0表示试样表面完全无污损；10表示试样表面完全污损。
实施例4
一种脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料按照重量计算，包括40份脱内含物橡胶木粉，60份高密度聚乙烯，6份助剂(2份钛酸酯偶联剂，2份增塑剂对苯二甲酸二辛酯、2份润滑剂石蜡)。
实施例5
一种脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料按照重量计算，包括60份脱内含物橡胶木粉，60份高密度聚乙烯，35份助剂(10份钛酸酯偶联剂，15份增塑剂多元醇苯甲酸酯、10份聚乙烯蜡)。
实施例6
一种脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料按照重量计算，包括50份脱内含物橡胶木粉，40份高密度聚乙烯，20份助剂(10份钛酸酯偶联剂，10份增塑剂偏苯三酸三辛酯、10份聚乙烯蜡)。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合和简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料，其特征在于，所述复合材料是将橡胶木粉经过脱内含物预处理得到脱内含物橡胶木粉，将脱内含物橡胶木粉、高密度聚乙烯和助剂混合均匀，利用造粒机对混合的物料进行造粒，最后成型制得。
2.根据权利要求1所述的脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料，其特征在于，所述脱内含物橡胶木粉、高密度聚乙烯、助剂的质量比为(40～60)：(60～40)：(6～35)；所述助剂包括偶联剂、增塑剂和润滑剂；所述偶联剂、增塑剂、润滑剂的质量比为(3～7)：(2～20)：(1～8)。
3.根据权利要求2所述的脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料，其特征在于，所述的偶联剂为马来酸酐接枝聚乙烯偶联剂、钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂；所述的增塑剂为对苯二甲酸二辛酯、多元醇苯甲酸酯或偏苯三酸三辛酯；所述的润滑剂为硬脂酸锌、石蜡或聚乙烯蜡。
4.根据权利要求1所述的脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料，其特征在于，所述橡胶木粉中碳水化合物和蛋白质内含物的含量为5～12wt％，所述橡胶木粉中纤维素含量达到42.1～45.5wt％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
S1.橡胶木粉预处理：采用索氏抽提法用溶剂抽提橡胶木粉，直到抽提时抽提器中的溶剂为无色为止，然后干燥至橡胶木粉含水率为2～5wt％备用；
S2.混合物料：将步骤S1处理后的橡胶木粉和高密度聚乙烯进行均匀混合，再加入偶联剂、增塑剂、润滑剂进行混合，混合均匀后静置至室温，得到混合物料；
S3.挤出成型：将步骤S2混合物料进行造粒，粒料经带模具的双螺杆挤出机挤出成型，并经自然冷却，可得脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料。
6.根据权利要求5所述的脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述的橡胶木粉是经过脱内含物预处理得到的，所述橡胶木粉中碳水化合物和蛋白质内含物含量为5～12wt％。
7.根据权利要求5所述的脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述橡胶木粉的平均粒径为60～100目，所述橡胶木粉的含水量为2～5wt％；所述溶剂为去离子水、甲醇、苯-乙醇、丙酮、乙醚或二氯甲烷。
8.根据权利要求5所述的脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述抽提的时间为12～24小时。
9.根据权利要求5所述的脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述脱内含物橡胶木粉、高密度聚乙烯、偶联剂、增塑剂、润滑剂的质量比为(40～60)：(60～40)：(3～7)：(2～20)：(1～8)。
10.根据权利要求5所述的脱内含物橡胶木粉/高密度聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述的偶联剂为马来酸酐接枝聚乙烯偶联剂、钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂，所述的增塑剂为对苯二甲酸二辛酯、多元醇苯甲酸酯或偏苯三酸三辛酯；所述的润滑剂为硬脂酸锌、石蜡或聚乙烯蜡。
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