CN109852089A - 一种高性能木塑复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高性能木塑复合材料及其制备方法，木塑复合材料由以下组分按照重量份数制备而成：植物纤维50‑70份，聚烯烃10‑30份，沙林树脂1‑10份，POK 1‑10份，偶联剂1‑5份，增韧剂1‑5份。与传统木质材料相比，本发明制备的高性能木塑复合材料优势在于：具有优异的加工性能、优异的气体阻隔性能、抗冲击性能、抗水解性能，耐磨耐刮擦耐腐蚀且不易虫蛀，能重复使用和回收再利用，是一种极其环保的材料，可以适用于建筑、包装、运输、汽车工业、办公家具、体育设备等各种实体木材或塑料制品应用领域。

Description

一种高性能木塑复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及木塑复合材料领域，特别涉及一种高性能木塑复合材料及其制备 方法。

背景技术

现代生活中人们对塑料制品的依赖越来越强，从简单的生活用品到昂贵的出 行家具用品，无处不存在着塑料制品。但是，我们在享受科技所带来的便利生活 时也深深地受白色污染所困扰。而木塑复合材料则不仅避免了塑料带来的白色污 染以及处理废弃木材带来的污染，而且可以百分百回收利用。在性能上，木塑复 合材料综合了木质纤维和塑料制品的双重优势，具有优良的综合性能，其力学强 度高、抗冲击性能高，热伸缩性低于塑料，耐水、耐潮性能明显优于木材，耐虫 蛀防腐朽，兼具木材和塑料双重加工性能，既可采用挤出、热压等塑料或木板工 艺进行成型生产，也可采用锯、刨、旋切、磨削等加工，还可像塑料加工一样加 入添加剂、与其他材料共混改性、发泡等技术，来实现其新的功用。

作为新兴材料，木塑材料受到了诸多赞誉，然而部分产品经过长时间的使用 后，木材组分的吸湿性及生物性不可避免地影响到木塑制品的强度及韧性，为此 需要开发出一种高性能木塑复合材料，来解决此类问题。

发明内容

本发明提出一种高性能木塑复合材料及其制备方法，复合材料具有优良的综 合性能，是一种及其环保的材料。

本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种高性能木塑复合材料，由以下组 分按照重量份数制备而成：植物纤维50-70份，聚烯烃10-30份，沙林树脂1-10 份，聚酮树脂(POK)1-10份，偶联剂1-5份，增韧剂1-5份。

在一些可选实施例中，所述植物纤维为植物原料经过处理得到，植物原料包 括：木材、木材加工物、植物副产品中的一种或多种。

可选地，所述木材加工物包括木材加工产生的粉末、木屑或刨花。

可选地，所述植物副产品包括：秸秆、稻壳中的至少一种。

可选地，所述植物纤维的水分含量小于1％。如此，能够防止影响其与塑料 的相容性，从而影响加工。

在一些可选实施例中，所述聚烯烃为聚乙烯和/或聚丙烯。

在一些可选实施例中，所述沙林树脂的熔点为88℃～98℃，熔体流动速率为1.2g/10min～4.8g/10min。沙林树脂为杜邦公司生产，具有优异的耐低温冲击性、 优异的熔融强度以及耐磨耐刮擦性，优选下列牌号但不限于以下牌号： 1605SBR、1650、1652、、1652SR、、1705-1、 8920；

在一些可选实施例中，所述聚酮树脂(POK)的加工温度在180～210℃。现 有的聚酮树脂的加工温度为160～180℃，该实施例采用180～210℃加工的聚酮树 脂，使最终的木塑复合材料具有优异的抗冲击性能、抗水解性能、良好的气体阻 隔性以及优异的耐燃油性和阻燃性；

在一些可选实施例中，所述偶联剂为异氰酸酯、马来酸酐(MA)、邻苯二甲 酸酐、马来酸酐接枝聚丙烯(MAPP)、聚亚甲基聚苯异氰酸酯(PMPPIC)中的一 种或多种，增韧剂为尼龙-11(PA11)、PTW中的一种或多种。

在本发明的一个实施例中，所述增韧剂为尼龙-11(PA11)、改性乙烯-丙烯酸 酯-一氧化碳三元共聚物(PTW)中的至少一种。改性乙烯丙烯酸酯一氧化碳三 元共聚物为杜邦公司生产的杜邦^TM PTW。如此，能够提升木塑复合材料 的韧性。

上述的高性能木塑复合材料的制备方法如下：

1)混料：将植物纤维，按份数称好的聚烯烃、沙林树脂、聚酮树脂、偶联 剂、增韧剂，在高速混合机混合20min，转速300～1000rpm，得到物料1；

2)挤出：将物料1从主喂料口加入双螺杆挤出机中造粒，造粒温度为 180～230℃，螺杆转速为200～600rpm，采用水循环切粒，旋风分离干燥得到高性 能木塑复合材料颗粒。

在本发明的一个实施例中，植物纤维为植物原料经过粉碎、研磨、过筛后， 得到粒径为20目～200目，长径比为2～20的短纤维。

在本发明的一个实施例中，步骤1)中高速混合机转速为600～800rpm，步骤 2)中螺杆转速为400～500rpm。如此，能够使原料充分混合，提升分散性，使材 料拉伸强度更高。

本发明的有益效果是：通过各原料的搭配以及相互作用，使木塑复合材料具 有优良的综合性能，力学强度高、抗冲击性能高，热伸缩性低于塑料，耐水、耐 潮性能明显优于木材，耐虫蛀防腐朽，兼具木材和塑料双重加工性能，既可采用 挤出、热压等塑料或木板工艺进行成型生产，也可采用锯、刨、旋切、磨削等加 工，具有优异的气体阻隔性能，耐磨耐刮擦，能重复使用和回收再利用，是一种 极其环保的材料。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述 的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实 施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

(1)混料：将植物纤维50份，聚丙烯烃30份，沙林树脂5份，POK 5份， 偶联剂MAPP 5份，增韧剂PA11 5份，在高速混合机混合20min，转速 300～1000rpm，得到物料1；

(2)挤出：将物料1从主喂料口加入双螺杆挤出机中造粒，造粒温度为180～230℃，螺杆转速为200～600rpm，采用水循环切粒，旋风分离干燥得到高性 能木塑复合材料颗粒。

实施例2

(1)混料：将植物纤维70份，聚丙烯烃10份，沙林树脂10份，POK 5份， 偶联剂MAPP2.5份，增韧剂PA11 2.5份，在高速混合机混合20min，转速800rpm， 得到物料2；

(2)挤出：将物料2从主喂料口加入双螺杆挤出机中造粒，造粒温度为 180～230℃，螺杆转速为500rpm，采用水循环切粒，旋风分离干燥得到高性能木 塑复合材料颗粒。

实施例3

(1)混料：将植物纤维60份，聚丙烯烃20份，沙林树脂10份，POK 7份， 偶联剂MAPP2份，增韧剂PA11 2份，在高速混合机混合20min，转速300rpm， 得到物料1；

(2)挤出：将物料1从主喂料口加入双螺杆挤出机中造粒，造粒温度为 180～230℃，螺杆转速为300rpm，采用水循环切粒，旋风分离干燥得到高性能木 塑复合材料颗粒。

实施例4

(1)混料：将植物纤维60份，聚丙烯烃20份，沙林树脂10份，POK 5份， 偶联剂MAPP2份，增韧剂PA11 2份，在高速混合机混合20min，转速600rpm， 得到物料1；

(2)挤出：将物料1从主喂料口加入双螺杆挤出机中造粒，造粒温度为 180～230℃，螺杆转速为400rpm，采用水循环切粒，旋风分离干燥得到高性能木 塑复合材料颗粒。

对照例1

(1)混料：TPU(热塑性聚氨酯弹性体橡胶)50份，PE 30份，沙林树脂5 份，POK 5份，偶联剂MAPP 5份，增韧剂PA11 5份，在高速混合机混合20min， 转速800rpm，得到物料1；

(2)挤出：将物料1从主喂料口加入双螺杆挤出机中造粒，造粒温度为 180～230℃，螺杆转速为400rpm，采用水循环切粒，旋风分离干燥得到高性能木 塑复合材料颗粒。

对照例2

(1)混料：植物纤维70份，PE 10份，沙林树脂10份，聚对苯二甲酸丁二 醇酯(PBT)5份，偶联剂MAPP2.5份，增韧剂PA11 2.5份，在高速混合机混合 20min，转速800rpm，得到物料2；

(2)挤出：将物料2从主喂料口加入双螺杆挤出机中造粒，造粒温度为 180～230℃，螺杆转速为400rpm，采用水循环切粒，旋风分离干燥得到高性能木 塑复合材料颗粒。

测试方法按照下列标准执行：

ISO_527-2塑料拉伸性能测试方法；

ISO_178塑料弯曲性能测试方法；

ISO 294-4_2001(E)模塑收缩率的测定；

ISO 75-2 2004塑料热变形温度测试；

ISO179-1塑料简支梁冲击测试标准。

上述材料的测试结果如下表所示：

从表中数据可以看出，实施例2和实施例4的产品的拉伸强度较高，实施 例1、2的产品的弯曲强度、冲击强度较高，对照1替换了植物纤维，使木塑复 合材料的拉伸强度、弯曲强度均大幅下滑，对照例2将聚酮树脂替换为聚对苯 二甲酸丁二醇酯，材料的拉伸强度和弯曲强度下降。采用本发明实施例制备的 木塑复合材料具有优异的拉伸和弯曲性能、抗冲击性能、热变形温度高，成型 收缩率低，因此抗形变能力强。同时，模塑复合材料抗虫食性好，能重复使用 和回收再利用，适用于建筑、包装、运输、汽车工业、办公家具、体育设备等 各种实体木材或塑料制品应用领域。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明 的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高性能木塑复合材料，其特征在于，由以下组分按照重量份数制备而成：植物纤维50-70份，聚烯烃10-30份，沙林树脂1-10份，聚酮树脂1-10份，偶联剂1-5份，增韧剂1-5份。

2.根据权利要求1所述的一种高性能木塑复合材料，其特征在于，所述植物纤维为植物原料经过处理得到，所述植物原料包括：木材、木材加工物、植物副产品中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种高性能木塑复合材料，其特征在于，所述聚烯烃为聚乙烯和/或聚丙烯。

4.根据权利要求1所述的一种高性能木塑复合材料，其特征在于，所述沙林树脂的熔点为88℃～98℃，熔体流动速率为1.2g/10min～4.8g/10min。

5.根据权利要求1所述的一种高性能木塑复合材料，其特征在于，所述聚酮树脂的加工温度为180～210℃。

6.根据权利要求1所述的一种高性能木塑复合材料，其特征在于，所述偶联剂为异氰酸酯、马来酸酐、邻苯二甲酸酐、马来酸酐接枝聚丙烯、聚亚甲基聚苯异氰酸酯中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种高性能木塑复合材料，其特征在于，所述增韧剂为尼龙-11、改性乙烯-丙烯酸酯-一氧化碳三元共聚物中的至少一种。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的高性能木塑复合材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：

1)混料：将植物纤维、聚烯烃、沙林树脂、聚酮树脂、偶联剂和增韧剂，在高速混合机混合20min，转速300～1000rpm，得到物料1；

2)挤出：将物料1从主喂料口加入双螺杆挤出机中造粒，造粒温度为180～230℃，螺杆转速为200～600rpm，采用水循环切粒，旋风分离干燥得到高性能木塑复合材料颗粒。

9.根据权利要求8所述的高性能木塑复合材料的制备方法，其特征在于，所述植物纤维为植物原料经过粉碎、研磨、过筛后，得到粒径为20目～200目，长径比为2～20的短纤维。

10.根据权利要求8～9中任一项所述的高性能木塑复合材料的制备方法制备的高性能木塑复合材料。