CN113105750A - 一种异性混容增强木塑复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及木塑复合材料技术领域，提供了一种异性混容增强木塑复合材料，包括以下原料：混杂塑料粒子、改性纤维粉、相容剂、复合交联剂、润滑剂、抗氧化剂、色粉；其中，所述相容剂包括以下原料：聚丙烯、聚氨酯预聚物、马来酸酐、氧化二异丙苯；所述复合交联剂包括以下原料：过氧化二异丙苯、三烯丙基异氰脲酸酯、氧化镁。本发明还提供了一种上述异性混容增强木塑复合材料的制备方法。本发明的优点在于：本发明在异性混溶木塑复合材料中同时添加相容剂和复合交联剂，构成增容‑交联体系；该体系的协同作用可有效解决不同塑料之间的不相容问题，且同时提高了复合材料的力学性能。

Description

一种异性混容增强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技术领域，尤其涉及一种异性混容增强木塑复合材料及其制备方法。
背景技术
木塑复合材料(Wood-Plastic Composites，WPC)是国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合材料，指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，代替通常的树脂胶粘剂，与木粉、稻壳、秸秆等废植物木质纤维混合成新的木质材料，再经挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺，生产出的板材或型材。木塑复合材料的生产和使用，不会向周围环境散发危害人类健康的挥发物，具有不龟裂、不变形、耐腐蚀、无污染、无公害等优点，可循环利用，是一种全新的绿色环保产品，也是一种生态洁净的复合材料。该种材料广泛应用于建材、家具、物流包装等行业。
目前，木塑复合材料使用的塑料多为回收加工的废旧塑料，而废旧塑料很难做到准确地分类，因不同塑料之间相容性差，加工工艺也存在很大差异，因此如何把各种废旧塑料混合加工以降低成本成为当前木塑复合材料加工行业的研究难题。
异性混容技术指将两种或者两种以上完全不相容的聚合物混合，形成共连续相结构，从而得到高强度、硬度、低成本的新型聚合木材料的一种技术。利用异性混容技术可使木塑原料选用向更大范围扩展，使目前以单组分废旧塑料制造木塑复合材料向多组分废旧塑料制备塑料合金的方向发展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种异性混容增强木塑复合材料及其制备方法。
本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：
一种异性混容增强木塑复合材料，包括如下重量份数的原料：混杂塑料粒子30～40份，改性纤维粉50～60份，相容剂5.3～8.7份，复合交联剂2.5～3.5份，润滑剂1～2份，抗氧化剂1～2份，色粉1～2份；
其中，所述相容剂包括如下重量份数的原料：聚丙烯2.5～4.0份，聚氨酯预聚物2.5～4.0份，马来酸酐0.25～0.55份，氧化二异丙苯0.05～0.15份；
所述复合交联剂包括如下重量份数的原料：过氧化二异丙苯0.8～1.2份，三烯丙基异氰脲酸酯1.2～1.5份，氧化镁0.5～0.8份。
作为本发明的优选方式之一，所述混杂塑料粒子为PP、PE、PVC、PS、ABS中的两种或多种混合物。
作为本发明的优选方式之一，所述改性纤维粉包括植物纤维粉和木质素；其中，所述植物纤维粉与木质素的重量份配比为50：(1～2)。
作为本发明的优选方式之一，所述聚氨酯预聚物为甲苯二异氰酸酯与聚四氢呋喃醚多元醇为原料合成的具有异氰酸根封端的聚氨酯。
作为本发明的优选方式之一，所述润滑剂为硬胆酸锌、乙撑双脂肪酸酰胺、聚酯蜡、硬脂酸中的一种多种混合物。
作为本发明的优选方式之一，所述抗氧化剂为亚磷酸盐、磷酸盐、受阻酚类中的一种或多种混合物。
作为本发明的优选方式之一，所述色粉为氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁蓝、氧化铁紫、氧化铁黑中的一种或多种混合物。
一种上述异性混容增强木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备相容剂：按照上述重量份数，将聚丙烯、聚氨酯预聚物、马来酸酐和氧化二异丙苯放入混合机中，并在150～200℃温度下混合25～35min，制得相容剂；
(2)制备复合交联剂：按照上述重量份数，将过氧化二异丙苯、三烯丙基异氰脲酸酯和氧化镁放入混合机中，并在25～30℃温度下混合10～20min，制得复合交联剂；
(3)制备初混物料：按照上述重量份数，将混杂塑料粒子、改性纤维粉、抗氧化剂、步骤(1)制备的相容剂以及步骤(2)制备的复合交联剂置于混合机中，先预混5～8min，接着再进行转速200～300rpm、温度70～90℃的二次混合，得到初混物料；
(4)制备共混物料：将初混物料加入到双螺杆挤出机的一级螺杆中进行动态挤压混合，温度为180～200℃，转速400～500rpm，得到共混物料；
(5)制得异性混容增强木塑复合材料：待一级双螺杆中物料进入双螺杆挤出机的二级螺杆中时，加入上述重量份数的润滑剂、色粉进行二级处理并挤出成型，温度为180～200℃，转速为400～500rpm，得到异性混容增强木塑复合材料。
本发明相比现有技术的优点在于：本发明在异性混溶木塑复合材料中同时添加相容剂和复合交联剂，构成增容-交联体系；该体系的协同作用可有效解决不同塑料之间的不相容问题，且同时提高了复合材料的力学性能；将本发明应用于木塑材料制备领域，可实现对多组分废旧塑料的混合使用，无需严格的采用单组分废旧塑料(传统方法无法兼容两种塑料，因而需要按类分拣，且单组分废旧塑料)，这不仅节省了人工分拣塑料带来的成本，还大大提高了产品质量。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
本实施例的一种异性混容增强木塑复合材料，一种异性混容增强木塑复合材料，包括如下重量份数的原料：PP-PE混合塑料粒子30份，改性纤维粉50份，相容剂5.3份，复合交联剂2.5份，硬胆酸锌1份，亚磷酸盐1份，氧化铁红1份。
进一步地，相容剂包括如下重量份数的原料：聚丙烯2.5份，聚氨酯预聚物2.5份，马来酸酐0.25份，氧化二异丙苯0.05份。其中，聚氨酯预聚物为甲苯二异氰酸酯与聚四氢呋喃醚多元醇为原料合成的具有异氰酸根封端的聚氨酯。
进一步地，复合交联剂包括如下重量份数的原料：过氧化二异丙苯0.8份，三烯丙基异氰脲酸酯1.2份，氧化镁0.5份。
进一步地，改性纤维粉包括植物纤维粉和木质素；其中，植物纤维粉与木质素的重量份配比为50：1。
所述异性混容增强木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备相容剂：按照上述重量份数，将聚丙烯、聚氨酯预聚物、马来酸酐和氧化二异丙苯放入混合机中，并在150℃温度下混合25min，制得相容剂；
(2)制备复合交联剂：按照上述重量份数，将过氧化二异丙苯、三烯丙基异氰脲酸酯和氧化镁放入混合机中，并在25℃温度下混合10min，制得复合交联剂；
(3)制备初混物料：按照上述重量份数，将PP-PE混合塑料粒子、改性纤维粉、亚磷酸盐、步骤(1)制备的相容剂以及步骤(2)制备的复合交联剂置于混合机中，先预混5min，接着再进行转速200rpm、温度70℃的二次混合，得到初混物料；
(4)制备共混物料：将初混物料加入到双螺杆挤出机的一级螺杆中进行动态挤压混合，温度为180℃，转速400rpm，得到共混物料；
(5)制得异性混容增强木塑复合材料：待一级双螺杆中物料进入双螺杆挤出机的二级螺杆中时，加入上述重量份数的硬胆酸锌、氧化铁红进行二级处理并挤出成型，温度为180℃，转速为400rpm，得到异性混容增强木塑复合材料。
实施例2
本实施例的一种异性混容增强木塑复合材料，一种异性混容增强木塑复合材料，包括如下重量份数的原料：PVC-PS混合塑料粒子40份，改性纤维粉60份，相容剂8.7份，复合交联剂3.5份，乙撑双脂肪酸酰胺2份，磷酸盐2份，氧化铁黄2份。
进一步地，相容剂包括如下重量份数的原料：聚丙烯4.0份，聚氨酯预聚物4.0份，马来酸酐0.55份，氧化二异丙苯0.15份。其中，聚氨酯预聚物为甲苯二异氰酸酯与聚四氢呋喃醚多元醇为原料合成的具有异氰酸根封端的聚氨酯。
进一步地，复合交联剂包括如下重量份数的原料：过氧化二异丙苯1.2份，三烯丙基异氰脲酸酯1.5份，氧化镁0.8份。
进一步地，改性纤维粉包括植物纤维粉和木质素；其中，植物纤维粉与木质素的重量份配比为50:2。
所述异性混容增强木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备相容剂：按照上述重量份数，将聚丙烯、聚氨酯预聚物、马来酸酐和氧化二异丙苯放入混合机中，并在200℃温度下混合35min，制得相容剂；
(2)制备复合交联剂：按照上述重量份数，将过氧化二异丙苯、三烯丙基异氰脲酸酯和氧化镁放入混合机中，并在30℃温度下混合20min，制得复合交联剂；
(3)制备初混物料：按照上述重量份数，将PVC-PS混合塑料粒子、改性纤维粉、磷酸盐、步骤(1)制备的相容剂以及步骤(2)制备的复合交联剂置于混合机中，先预混8min，接着再进行转速300rpm、温度90℃的二次混合，得到初混物料；
(4)制备共混物料：将初混物料加入到双螺杆挤出机的一级螺杆中进行动态挤压混合，温度为200℃，转速500rpm，得到共混物料；
(5)制得异性混容增强木塑复合材料：待一级双螺杆中物料进入双螺杆挤出机的二级螺杆中时，加入上述重量份数的乙撑双脂肪酸酰胺、氧化铁黄进行二级处理并挤出成型，温度为200℃，转速为500rpm，得到异性混容增强木塑复合材料。
实施例3
本实施例的一种异性混容增强木塑复合材料，一种异性混容增强木塑复合材料，包括如下重量份数的原料：PVC-ABS混合塑料粒子35份，改性纤维粉55份，相容剂6.6份，复合交联剂3份，聚酯蜡1.5份，受阻酚类1.5份，氧化铁紫1.5份。
进一步地，相容剂包括如下重量份数的原料：聚丙烯3.0份，聚氨酯预聚物3.0份，马来酸酐0.5份，氧化二异丙苯0.1份。其中，聚氨酯预聚物为甲苯二异氰酸酯与聚四氢呋喃醚多元醇为原料合成的具有异氰酸根封端的聚氨酯。
进一步地，复合交联剂包括如下重量份数的原料：过氧化二异丙苯1.0份，三烯丙基异氰脲酸酯1.4份，氧化镁0.6份。
进一步地，改性纤维粉包括植物纤维粉和木质素；其中，植物纤维粉与木质素的重量份配比为50：1.5。
所述异性混容增强木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备相容剂：按照上述重量份数，将聚丙烯、聚氨酯预聚物、马来酸酐和氧化二异丙苯放入混合机中，并在180℃温度下混合30min，制得相容剂；
(2)制备复合交联剂：按照上述重量份数，将过氧化二异丙苯、三烯丙基异氰脲酸酯和氧化镁放入混合机中，并在28℃温度下混合15min，制得复合交联剂；
(3)制备初混物料：按照上述重量份数，将PVC-ABS混合塑料粒子、改性纤维粉、受阻酚类、步骤(1)制备的相容剂以及步骤(2)制备的复合交联剂置于混合机中，先预混6min，接着再进行转速250rpm、温度80℃的二次混合，得到初混物料；
(4)制备共混物料：将初混物料加入到双螺杆挤出机的一级螺杆中进行动态挤压混合，温度为190℃，转速450rpm，得到共混物料；
(5)制得异性混容增强木塑复合材料：待一级双螺杆中物料进入双螺杆挤出机的二级螺杆中时，加入上述重量份数的聚酯蜡、氧化铁紫进行二级处理并挤出成型，温度为190℃，转速为450rpm，得到异性混容增强木塑复合材料。
实施例4
本实施例对上述实施例1～3中异性混容增强木塑复合材料进行性能检测，并以不添加复合交联剂与相容剂的异性混容木塑复合材料为对比例。检测结果如表1所示。
表1本发明异性混容增强木塑复合材料与对比例的性能对比
Figure BDA0003012229170000071
其中，上述“抗老化性能”实验按照GBT1040.4-2006标准，将木塑复合材料板材裁成哑铃型标准试样，然后根据GBT16422.3-2014标准，使用UVA型紫外线老化试验箱进行人工加速紫外老化试验。
由表1可知，本发明制备的异性混容增强木塑复合材料具有优异的力学性质。
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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种异性混容增强木塑复合材料，其特征在于，包括如下重量份数的原料：混杂塑料粒子30～40份，改性纤维粉50～60份，相容剂5.3～8.7份，复合交联剂2.5～3.5份，润滑剂1～2份，抗氧化剂1～2份，色粉1～2份；
其中，所述相容剂包括如下重量份数的原料：聚丙烯2.5～4.0份，聚氨酯预聚物2.5～4.0份，马来酸酐0.25～0.55份，氧化二异丙苯0.05～0.15份；
所述复合交联剂包括如下重量份数的原料：过氧化二异丙0.8～1.2份，三烯丙基异氰脲酸酯1.2～1.5份，氧化镁0.5～0.8份。
2.根据权利要求1所述的异性混容增强木塑复合材料，其特征在于，所述混杂塑料粒子为PP、PE、PVC、PS、ABS中的两种或多种混合物。
3.根据权利要求1所述的异性混容增强木塑复合材料，其特征在于，所述改性纤维粉包括植物纤维粉和木质素；其中，所述植物纤维粉与木质素的重量份配比为50：(1～2)。
4.根据权利要求1所述的异性混容增强木塑复合材料，其特征在于，所述聚氨酯预聚物为甲苯二异氰酸酯与聚四氢呋喃醚多元醇为原料合成的具有异氰酸根封端的聚氨酯。
5.根据权利要求1所述的异性混容增强木塑复合材料，其特征在于，所述润滑剂为硬胆酸锌、乙撑双脂肪酸酰胺、聚酯蜡、硬脂酸中的一种多种混合物。
6.根据权利要求1所述的异性混容增强木塑复合材料，其特征在于，所述抗氧化剂为亚磷酸盐、磷酸盐、受阻酚类中的一种或多种混合物。
7.根据权利要求1所述的异性混容增强木塑复合材料，其特征在于，所述色粉为氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁蓝、氧化铁紫、氧化铁黑中的一种或多种混合物。
8.一种如权利要求1～7任一所述的异性混容增强木塑复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)制备相容剂：按照上述重量份数，将聚丙烯、聚氨酯预聚物、马来酸酐和氧化二异丙苯放入混合机中，并在150～200℃温度下混合25～35min，制得相容剂；
(2)制备复合交联剂：按照上述重量份数，将过氧化二异丙苯、三烯丙基异氰脲酸酯和氧化镁放入混合机中，并在25～30℃温度下混合10～20min，制得复合交联剂；
(3)制备初混物料：按照上述重量份数，将混杂塑料粒子、改性纤维粉、抗氧化剂、步骤(1)制备的相容剂以及步骤(2)制备的复合交联剂置于混合机中，先预混5～8min，接着再进行转速200～300rpm、温度70～90℃的二次混合，得到初混物料；
(4)制备共混物料：将初混物料加入到双螺杆挤出机的一级螺杆中进行动态挤压混合，温度为180～200℃，转速400～500rpm，得到共混物料；
(5)制得异性混容增强木塑复合材料：待一级双螺杆中物料进入双螺杆挤出机的二级螺杆中时，加入上述重量份数的润滑剂、色粉进行二级处理并挤出成型，温度为180～200℃，转速为400～500rpm，得到异性混容增强木塑复合材料。
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