[发明专利]聚酯纤维增强木塑复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料及其制备方法。

背景技术

木塑复合材料是以木纤维或植物纤维为主要原料，经过适当的处理使其与热塑性聚合物通过不同的复合途径制成的高性能、高附加值的绿色环保复合材料。它因解决了天然及合成高分子材料废弃物资源和农村秸秆、麦秆及木材余料、废料等资源的高效回收利用问题而备受关注。它兼具木质纤维材料和高分子材料两者的性能优点，即尺寸稳定性好、耐水性能好、耐腐蚀性等，因此被作为实木材料或纯塑料的替代品而广泛应用于建筑产品、汽车、园林及室外设施等领域，发展迅速。但随着应用领域的不断增加，对木塑复合材料的性能提出了更高要求。由于其强度和抗冲击性能相对较低，且易蠕变等缺点，在结构工程材料领域的应用受到限制。

关于木塑复合材料的增强和增韧方面研究很多，但很难同时获得高强度和高韧性的产品，使得现有的木塑复合材料普遍存在综合力学性能较差的问题。例如，添加偶联剂或相溶剂等来增强聚合物基体与木质纤维材料之间的界面结合力，如添加马来酸酐接枝聚烯烃、硅烷偶联剂、异氰酸酯等，拉伸强度有所提高，但对抗冲击性能改善效果不甚明显；添加弹性体来改善聚合物基体的韧性，如白炭黑、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物等，使得材料的冲击性能得到提高。但韧性的增加往往导致强度的降低，材料的拉伸、弯曲强度及模量都有明显下降，加工性能也会受到影响；木塑复合材料的发泡技术能够显著提高其韧性和抗冲击性能，但发泡会使得材料的刚性、强度和蠕变性能较差。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的木塑复合材料综合力学性能差的技术问题，提供了一种聚酯纤维增强木塑复合材料及其制备方法。

聚酯纤维增强木塑复合材料按重量份数由95～105份的热塑性塑料、100～200份木质纤维、0.1～45份聚酯纤维、1～10份润滑剂和10～20份偶联剂制成；

其中所述的热塑性塑料为聚苯乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚乙烯、聚丙烯、及聚氯乙烯中的一种或其中几种的组合；

所述的木质纤维为木粉、竹粉、玉米秸秆粉、小麦秸秆粉、水稻秸秆粉、大豆秸秆粉、高粱秸秆粉及甘蔗渣中的一种或其中几种的组合；

所述的聚酯纤维为聚酯纤维短切丝；

所述的润滑剂为硬脂酸、硬脂酸金属盐、石蜡、聚乙烯蜡或聚丙烯腊；

所述的偶联剂为钛酸酯、异氰酸酯、马来酸酐接枝聚苯乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯及马来酸酐接枝聚丙烯中的一种或者其中几种的组合。

所述的木质纤维的粒度为20～120目。

所述的聚酯纤维短切丝长度为1mm～12mm、直径为10μm～25μm、长径比为80～1000。

所述的硬脂酸金属盐为硬质酸钠、硬脂酸锶、硬脂酸钙及硬脂酸锌中的一种或其中几种的组合。

聚酯纤维增强木塑复合材料的制备方法按照以下步骤进行：

一、按重量份数称取95～105份的热塑性塑料、100～200份木质纤维、0.1～45份聚酯纤维、1～10份润滑剂和10～20份偶联剂；

其中所述的热塑性塑料为聚苯乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚乙烯、聚丙烯、及聚氯乙烯中的一种或其中几种的组合；

所述的木质纤维为木粉、竹粉、玉米秸秆粉、小麦秸秆粉、水稻秸秆粉、大豆秸秆粉、高粱秸秆粉及甘蔗渣中的一种或其中几种的组合；

所述的聚酯纤维为聚酯纤维短切丝；

所述的润滑剂为硬脂酸、硬脂酸金属盐、石蜡、聚乙烯蜡或聚丙烯腊；

所述的偶联剂为钛酸酯、异氰酸酯、马来酸酐接枝聚苯乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯及马来酸酐接枝聚丙烯中的一种或者其中几种的组合；

二、将聚酯纤维加入到蒸馏水中，再加入分散剂，加入木质纤维，搅拌均匀，脱水，然后按照先洗涤再脱水的顺序操作3～5次，再在105℃的条件下干燥至含水率低于3％，得到混合物a；

三、将混合物a、热塑性塑料、润滑剂和偶联剂加入高速混合机中，在温度为60℃～130℃、转速为400～1800r/min的条件下混合5分钟～15分钟，然后降温至40℃～60℃，出料，即得到预混料；

四、将预混料通过双螺杆挤出机造粒，成型，即得聚酯纤维增强木塑复合材料；

步骤二中所述的分散剂为羧甲基纤维素钠、甲基纤维素及羟乙基纤维素中的一种或其中几种的组合；

聚酯纤维增强木塑复合材料的制备方法按照以下步骤进行：

一、按重量份数称取95～105份的热塑性塑料、100～200份木质纤维、0.1～45份聚酯纤维、1～10份润滑剂和10～20份偶联剂；