[发明专利]一种木塑复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料改性技术领域，涉及一种木塑复合材料及其制备方法。

背景技术

木塑复合材料(wood-plastics composites，简称WPC)是用木粉填充塑料的改性热塑性复合材料，通过挤出、注塑、模压等方法成型。木粉一般为传统的木粉、竹粉、稻秸秆、果壳粉等，热塑性塑料主要有聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)。木塑复合材料的原材料基本上是来自于废旧物，是一种环境友好型材料。

由于，吸水性极强的木粉具有较强的极性，而塑料具有非极性特性，导致木粉与塑料之间的界面相容性不好。目前解决这一问题的方法主要是通过添加马来酸酐接枝物、硅烷偶联剂、钛酸酯类等增溶剂来提高木粉与塑料之间的相容性。同时，木粉的耐热温度较低(一般加工温度不超过180℃)，在加工中容易出现分解，这也间接的导致了选择的塑料基体材料只能是一些加工温度较低的材料，比如PP、PE、PVC、PS、ABS等，导致很多具有更优异性能的高温热塑性塑料无法与其共同制备复合材料。因此，需要选择一种较优的方法对木粉与塑料之间的界面进行改性。目前，对木塑的改性方法主要是有机类改性，通过无机物包覆改性的技术发明还较少。无机物包覆改性在木塑领域是一个比较新颖的方法，北京化工大学的赵永生在《蒙脱土/硅烷改性木粉/PVC复合材料》一文中，在木粉/PVC中加入一定量的经硅烷偶联剂改性的蒙脱土(骨架为Si-O-Si结构)后，提高了木塑复合材料的力学性能，这预示着蒙脱土与PVC之间具有不错的界面结合性能。但是其蒙脱土是直接添加，容易发生团聚，影响产品的性能。

发明内容

针对现有技术中木粉与塑料之间的界面相容性不好的缺陷，本发明的目的是提供一种木塑复合材料，本发明的木塑复合材料显著提高了木粉与塑料基体的界面结合性能。

本发明的另一个目的是提供一种上述木塑复合材料的制备方法，该方法提高了木粉与塑料之间的界面相容性和木粉的加工温度。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种木塑复合材料，该木塑复合材料由包括以下重量份的组分制成：

塑料基材  40～75份，

木粉  20～50份，

助剂  5～10份。

所述的塑料基材为塑料新料或废弃塑料，优选塑料新料。

所述的塑料基材选自聚丙烯(PP，T30S)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)或丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)中的一种或一种以上的物质。

所述的木粉选自普通木粉、竹粉、稻秸秆或果壳粉中的一种或一种以上的物质。

所述的助剂选自润滑剂、抗氧剂或紫外线稳定剂中的一种或一种以上的物质。

所述的润滑剂选自聚乙烯蜡或硬脂酸中的一种。

所述的抗氧剂选自抗氧剂1010或抗氧剂168中的一种。

所述的紫外线稳定剂选自UV-531或UV-327中的一种。

本发明还提供了一种上述木塑复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将经过硅烷化处理后干燥的20～50份木粉、40～75份塑料基材和5～10份助剂充分混合，混合10～60min；

(2)将步骤(1)中的均匀混合物通过双螺杆挤出机挤出造粒，然后进入注塑机或者平板硫化机成型；或者步骤(1)中的均匀混合物进入平板硫化机成型。

所述的经过硅烷化处理后干燥的木粉处理方法如下：

(1)取20～50份木粉在100℃空气气氛下，干燥2～5h；

(2)将步骤(1)中得到的干燥的木粉，置于由正硅酸乙酯(TEOS)、硅烷偶联剂、无水乙醇、酸催化剂组成的混合处理液中，其中：混合处理液中正硅酸乙酯(TEOS)、硅烷偶联剂和无水乙醇的质量比：正硅酸乙酯(TEOS)∶硅烷偶联剂∶无水乙醇＝6∶4～9∶6～18；酸催化剂用量控制在混合处理液的质量分数为0.5～2％；常温下搅拌10～60min，发生水解缩聚反应在木粉表面形成一层二氧化硅溶胶；

(3)将步骤(2)中的木粉取出沥干，置于空气气氛下干燥48～120h后；100℃空气气氛下，干燥1～3h得到经硅烷化处理的木粉，备用。

所述的硅烷偶联剂选自KH550、KH560、KH570或KH792中的一种。

所述的酸催化剂选自盐酸或对甲基苯磺酸中的一种。

所述的双螺杆挤出机螺杆各区的温度范围设置为140～240℃。