CN115558208A - 一种pp木塑复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及IPC专利分类的C08L97/00领域，尤其涉及一种PP木塑复合材料及其应用。PP木塑复合材料，以质量份计，原料包括聚烯烃40～80份，改性共聚物1～10份，填充粉料20～60份，表面效果剂0.5～5份，抗氧剂0.1～1份，补色剂0.1～5份，润滑剂0.1～5份，助剂0.1～5份。本发明提供的一种PP木塑复合材料，其具有良好的表面特定效果的同时，还具有优异的力学性能，适宜在木塑材料领域推广，具有广阔的发展前景。

Description

一种PP木塑复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及IPC专利分类的C08L97/00领域，尤其涉及一种PP木塑复合材料及其应用。
背景技术
复合木塑材料，是近些年来被广泛关注和研究的一种新型复合材料，其使用高粘度的聚烯烃类材料对常用的树脂类胶黏剂进行替代，与木质粉末等材料进行混合制备。因其优异的力学性能、耐酸碱性以及防水防腐性，近些年在建筑、建材、物流等行业得到了广泛的使用，并且其能够有效的将木质粉末等废材实现有效的二次利用，具有优异的环保效果。
现有技术(CN201410429243.7)提供了一种木塑材料，其原料中主要包括木质粉料，塑料粒子，改性剂，碳酸钙和一些功能助剂，其声称制备的木塑材料具有良好的相容性，表面光洁度，阻燃等性能，但是，申请制备出的木塑材料都是采用了小粒径的木粉，其产品表面看不出木纤维的痕迹，没有木质效果，更没有特殊的斑点，表面看上去和普遍塑料制品无异，容易使得使用用户对于木塑产品的品质产生质疑。
因此，亟需一种性能优异、加工性能稳定、表面有木质纤维效果和点状特殊效果的木塑复合材料，以解决上述问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种PP木塑复合材料，以质量份计，原料包括聚烯烃40～80份，改性共聚物1～10份，填充粉料20～60份，表面效果剂0.5～5份，抗氧剂0.1～1份，补色剂0.1～5份，润滑剂0.1～5份，助剂0.1～5份。
作为一种优选的方案，所述聚烯烃为共聚或均聚的聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚辛烯中的至少一种。
作为一种优选的方案，所述聚烯烃为共聚和均聚的聚丙烯。
作为一种优选的方案，所述共聚和均聚的聚丙烯的熔指为15～50g/10min，190℃。
作为一种优选的方案，所述均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的质量比为30～50:10～30。
作为一种优选的方案，所述均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的质量比为35～47:12.5～25。
作为一种优选的方案，所述改性共聚物为马来酸酐接枝改性的聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚辛烯中的至少一种。
作为一种优选的方案，所述改性共聚物为马来酸酐接枝改性的聚丙烯。
作为一种优选的方案，所述马来酸酐接枝改性的聚丙烯的接枝率大于等于0.8％。
作为一种优选的方案，所述改性共聚物与聚烯烃的质量比为2～5：50～65。
作为一种优选的方案，所述改性共聚物与聚烯烃的质量比为3～3.5：53～61。
作为一种优选的方案，所述填充粉料为木粉、木屑、刨花粉、竹纤维粉、稻壳粉、贝壳粉、勃姆石粉中的至少一种。
作为一种优选的方案，所述填充粉料的平均细度为10～200目。
作为一种优选的方案，所述表面效果剂为云母、岩片、陶瓷片、石英、纤维点中的至少一种。
作为一种优选的方案，所述表面效果剂的平均粒径为0.5～3mm。
作为一种优选的方案，所述表面效果剂与聚烯烃的质量比为0.5～2：50～65。
作为一种优选的方案，所述表面效果剂与聚烯烃的质量比为1～1.5：53～61。
作为一种优选的方案，所述抗氧剂为酚类主抗氧剂和亚磷酸酯类或硫酯类辅抗氧剂中的至少一种。
作为一种优选的方案，所述润滑剂为酰胺类、脂肪酸类、酯类、醇类、硅类、脂肪酸盐类、石蜡类、聚烯烃蜡、硅酮类中的至少一种。
作为一种优选的方案，所述助剂为表面活化剂和分散剂。
作为一种优选的方案，所述表面活化剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、锆酸酯偶联剂、含磷偶联剂中的至少一种。
作为一种优选的方案，所述分散剂为硬脂酸盐中的至少一种。
本申请中，通过采用均聚聚丙烯和共聚聚丙烯与改性聚丙烯的复配，以及搭配特定细度的粉料，在实现表面特定效果的同时，有效保证了木塑复合材料的力学性能。本申请人认为：当特定含量和细度粒径下的粉料在本申请中的聚丙烯混合物中时，不仅能够取得表面效果，还能够作为聚合物粘结剂粘结过程中的固定连接点，引起粘结剂与固定连接点之间的黏连，当经过本申请中的制备方法之后，固定连接点在受到外力作用时，能够有效的将外力作用在表面传输过程中吸收其银纹，当达到开裂临街点时，固定连接点的黏连作用能够将裂纹重新转化为银纹状态，从而提高开裂的临界点的最高强度。
本发明第二方面提供一种上述PP木塑复合材料的制备方法，步骤包含以下几步：(1)填充粉料置入加热功能的低速搅拌设备中，加热温度保持在100～120℃，预热40～80min直至含水率低于1～3％，然后升温至100～140℃再加入50wt％的助剂，反应5min-15min，得到预处理的混合物A；(2)将表面效果剂放入搅拌机，在60℃～120℃的环境中，用剩余助剂喷洒和浸润5min～30min，得到预处理的混合物B；(3)将上述预处理的混合物A和混合物B同其他按照比例称好的物料一起放入搅拌机搅拌，搅拌机转速在100rpm-400rpm之间，搅拌时间5min-20min之间，得到混合均匀的混合物C；(4)将混合物C经过输送装置输送到平行双螺杆挤出机中，挤出机的各段温度控制在160～210℃之间，平行双螺杆挤出机螺杆的长径比为28～50，螺杆转速为200～500rpm，经过挤出拉条、冷却、切粒得到特殊表面效果的PP木塑复合材料粒子。
作为一种优选的方案，所述特定螺杆组合排列为指螺纹元件中包含输送段深螺纹大导程螺纹元件，塑化段弱分散混合强分布混合的剪切块组合螺纹元件。
本发明第三方面提供一种上述PP木塑复合材料的应用，其特征在于：包括该PP木塑复合材料在家具，板材中的应用。
有益效果：
1、本发明制备的一种PP木塑复合材料不同于以往使用小粒径的木粉的木塑复合材料，本申请通过采用特定熔指为15～50g/10min的共聚聚丙烯和均聚聚丙烯以及20和80目的木粉，稻壳粉和表面剂，制备了一种具有特殊木纤维的痕迹和木质斑点效果的PP木塑复合材料，切表面光滑平整不粗糙，既有良好的品质效果又具有良好的分辨效果。
2、本发明制备的一种PP木塑复合材料通过使用特定的云母片与共聚聚丙烯和均聚聚丙烯复配配方，使得PP木塑复合材料在使用大粒径的填充材料等材料时，能够同时具有优异的力学强度，避免了因为大粒径材料的使用而导致的木塑复合材料开裂，缝隙大和粉化现象。
附图说明
图1为本申请实施例2所制得的木塑复合材料表面效果图。
图2为本申请对比例1所制得的木塑复合材料表面效果图。
具体实施方式
实施例1
实施例1第一方面提供了一种PP木塑复合材料，以质量份计，原料包括聚烯烃60.6份，改性共聚物3份，填充粉料30份，表面效果剂1.5份，抗氧剂0.2份，补色剂3份，润滑剂1.2份，助剂0.5份。
其中，聚烯烃为共聚和均聚的聚丙烯,质量比为35.6:25，共聚聚丙烯购买自卫星能源公司出售的型号H225的产品，均聚聚丙烯购买自中国石化出售的型号K7726的产品。
改性共聚物马来酸酐接枝改性的聚丙烯，购买自江苏佳易容公司出售的型号5701的马来酸酐接枝改性的聚丙烯产品，接枝率为1％。
填充粉料为木粉和稻壳粉，质量比为5:1，木粉的平均细度为20目，稻壳粉的平均细度为20目，木粉购买自南昌辉腾出售的型号MF20产品，稻壳粉购买自南昌辉腾出售的型号DK20产品。
表面效果剂为云母片，平均粒径为1mm，购买自德浩矿业出售的型号YP001的产品。
抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂DSTP，质量比为1:1。
补色剂为钛白粉。
润滑剂为润滑剂H311和聚乙烯蜡，质量比为5:1。
助剂为表面活化剂和分散剂，质量比为3:2，活化剂为佳世泰公司出售的型号ZF101的产品，分散剂为硬脂酸钙。
本实施例第二方面提供了一种上述PP木塑复合材料的制备方法，步骤包含以下几步：(1)填充粉料置入加热功能的低速搅拌设备中，加热温度保持在110℃，预热60min直至含水率低于2％，然后升温至120℃再加入50wt％的助剂，反应10min，得到预处理的混合物A；(2)将表面效果剂放入搅拌机，在80℃的环境中，用剩余助剂喷洒和浸润20min，得到预处理的混合物B；(3)将上述预处理的混合物A和混合物B同其他按照比例称好的物料一起放入搅拌机搅拌，搅拌机转速在300rpm之间，搅拌时间15min之间，得到混合均匀的混合物C；(4)将混合物C经过输送装置输送到平行双螺杆挤出机中，挤出机的各段温度控制在180℃，平行双螺杆挤出机螺杆的长径比为40，螺杆转速为300rpm，经过挤出拉条、冷却、切粒得到特殊表面效果的PP木塑复合材料粒子。
特定螺杆组合排列为指螺纹元件中包含输送段深螺纹大导程螺纹元件，塑化段弱分散混合强分布混合的剪切块组合螺纹元件。
实施例2
本实施例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：聚烯烃为53.8份，质量比为41.3:12.5；改性共聚物为3.5份；填充粉料为36份，木粉30份，稻壳粉6份，木粉中含有粒径为80目和20目的木粉，质量比为1:1；表面效果剂为1.2份；助剂为1份，表面活化剂和分散剂的质量比不变；润滑剂为1.3份，质量比为8:5。
实施例3
本实施例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：聚烯烃为58.6份，质量比为46.1：12.5；填充粉料为32份，木粉28份，稻壳粉4份；表面效果剂为1份；助剂为0.4份，只包括表面活化剂；润滑剂为1.8份，只包括润滑剂H311。
对比例1
本对比例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：聚烯烃为55份，质量比为42.5：12.5；改性共聚物为3.5份；填充粉料为36份，木粉30份，稻壳粉6份，木粉中含有粒径为80目和20目的木粉，质量比为1:1；表面效果剂为0份；助剂为1份，表面活化剂和分散剂的质量比不变；润滑剂为1.3份，质量比为8:5。
对比例2
本对比例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：聚烯烃为62.1份，质量比为37.1：25；表面效果剂为0份。
性能评价
物化性能测试：对实施例和对比例制得木塑复合材料物理性能进行测试，其中弯曲性能参考GB/T1041-2008标准，拉伸性能参考GB/T1447标准，每个实施例和对比例测试10个试样，测得的数值的平均值记入表1。
表1
对比例1 对比例2 实施例1 实施例2 实施例3
密度 1.12 1.12 1.13 1.13 1.13
熔指(230,2.16) 14.90 13.70 14.8 15.1 15.2
缺口冲击J/m 27.38 29.68 32.5 31.8 31.7
弯曲模量 1716.80 1673.50 2222.7 2308 2350
弯曲强度 33.00 32.80 35 35 36
拉伸强度 22.80 21.60 23 23 23
断裂伸长率 10.10 11.80 7.7 8.9 7.6
通过实施例1～3、对比例1～2和表1可以得知，本发明提供的一种PP木塑复合材料，其具有良好的表面特定效果的同时，还具有优异的力学性能，适宜在木塑材料领域推广，具有广阔的发展前景。其中实施例1在具有最佳的制备原料配比和制备工艺等因素下获得了最佳性能指数。

Claims (10)

1.一种PP木塑复合材料，其特征在于：以质量份计，原料包括聚烯烃40～80份，改性共聚物1～10份，填充粉料20～60份，表面效果剂0.5～5份，抗氧剂0.1～1份，补色剂0.1～5份，润滑剂0.1～5份，助剂0.1～5份。
2.根据权利要求1所述的PP木塑复合材料，其特征在于：所述聚烯烃为共聚或均聚的聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚辛烯中的至少一种。
3.根据权利要求1～2任一项所述的PP木塑复合材料，其特征在于：所述改性共聚物为马来酸酐接枝改性的聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚辛烯中的至少一种。
4.根据权利要求1～3任一项所述的PP木塑复合材料，其特征在于：所述填充粉料为木粉、木屑、刨花粉、竹纤维粉、稻壳粉、贝壳粉、勃姆石粉中的至少一种。
5.根据权利要求1～4任一项所述的PP木塑复合材料，其特征在于：所述填充粉料的平均细度为10～200目。
6.根据权利要求1～5任一项所述的PP木塑复合材料，其特征在于：所述表面效果剂为云母、岩片、陶瓷片、石英、纤维点中的至少一种。
7.根据权利要求1～6任一项所述的PP木塑复合材料，其特征在于：所述表面效果剂的平均粒径为0.5～3mm。
8.根据权利要求1～7任一项所述的PP木塑复合材料，其特征在于：所述表面效果剂与聚烯烃的质量比为0.5～2：50～65。
9.一种根据权利要求1～8任意一项所述的PP木塑复合材料的制备方法，其特征在于：步骤包含以下几步：(1)填充粉料置入加热功能的低速搅拌设备中，加热温度保持在100～120℃，预热40～80min直至含水率低于1～3％，然后升温至100～140℃再加入50wt％的助剂，反应5min-15min，得到预处理的混合物A；(2)将表面效果剂放入搅拌机，在60℃～120℃的环境中，用剩余助剂喷洒和浸润5min～30min，得到预处理的混合物B；(3)将上述预处理的混合物A和混合物B同其他按照比例称好的物料一起放入搅拌机搅拌，搅拌机转速在100rpm-400rpm之间，搅拌时间5min-20min之间，得到混合均匀的混合物C；(4)将混合物C经过输送装置输送到平行双螺杆挤出机中，挤出机的各段温度控制在160～210℃之间，平行双螺杆挤出机螺杆的长径比为28～50，螺杆转速为200～500rpm，经过挤出拉条、冷却、切粒得到特殊表面效果的PP木塑复合材料粒子。
10.一种根据权利要求1～8任意一项所述的PP木塑复合材料的应用，其特征在于：包括该PP木塑复合材料在家具，板材中的应用。
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