[发明专利]一种聚丙烯基竹塑发泡复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯基竹塑发泡复合材料的制备方法，属于林业工程领域，也属于复合材料领域。

背景技术

木塑发泡复合材料可以克服木塑复合材料密度大、韧性低等缺陷，赋予材料独特的性能，在建筑装饰、室内装潢、工艺品市场、包装运输、汽车内饰件等领域具有广阔的市场前景。利用竹材的资源、成本和性能优势，将其加工剩余物填充热塑性塑料制备竹塑复合材料，不但可以大大提高竹材的利用率，提高竹农的种竹积极性和收入水平，缓解木材资源紧张；还可加强废弃塑料的综合利用，减少塑料“白色”污染。同时，聚丙烯（PP）与聚乙烯（PE）及聚氯乙烯（PVC）相比，具有优良的耐热性、耐化学腐蚀性、易于回收降解、制作过程环保等优点，因此，聚丙烯基竹塑发泡复合材料的制备和研究具有良好的经济、社会和生态效益。目前，PP基木塑发泡复合材料仍处于初步研究阶段，植物纤维含量高、应用领域广、综合性能高的木塑发泡制品亟需开发。

聚丙烯是结晶性聚合物，温度达到熔点以前，几乎不流动，一旦超过熔融温度，黏度急剧下降，熔体强度低，很难包住气体，气泡容易塌陷或合并，聚丙烯发泡温度范围窄，发泡过程很难控制；在发泡聚丙烯材料中，竹粉的大量加入会提高复合材料的熔体黏度，影响泡核的增长，进一步增加复合材料的发泡难度。目前主要是通过共混改性、聚合改性、反应挤出、交联改性或直接使用高熔体强度聚丙烯等方法，改善PP的发泡性能。其中，交联改性是通过提高相对分子质量、拓宽相对分子质量分布或在 PP 主链上引入长支链的方法，可以改善 PP的流变性能和发泡性能，而共混改性的方法成本较低，且无毒、环保，但制备的复合材料性能往往不高。公开号为CN 200810024106的中国发明专利中，采用交联改性提供了一种聚丙烯/木粉/玻璃纤维复合材料的注射发泡成型技术。公开号为CN 102532720 A的中国发明专利中公开了一种微发泡聚丙烯/竹粉复合材料及其制备方法。但上述两个专利均采用注塑法制备发泡复合材料，植物纤维（竹粉、木粉）的含量低于50%，且未提供发明的发泡复合材料物理力学性能检测结果；而且未采用交联和共混改性技术相结合的方式，模压法制备聚丙烯基竹塑发泡复合材料。

发明内容

本发明的目的是针对聚丙烯基竹塑复合材料实际使用中存在密度大、成本高、韧性差、应用领域受限制、聚丙烯发泡难度大的缺点，采用交联改性和共混改性相结合技术，提供一种聚丙烯基竹塑发泡复合材料的制备方法。本发明的原料价廉易回收，制作工艺简单，过程环保无污染。

本发明是采用如下技术方案实施的：

（1）利用转矩流变仪挤出机，按质量配比将聚丙烯30份、交联剂0.5~5份、助交联剂0.5~5份、发泡剂1~6份及助发泡剂0.1~3份，挤出制得发泡母料，挤出机三区温度皆为160~170℃，转子转速为15~50 r/min；

（2）竹粉在105℃干燥10小时。按质量配比将聚丙烯70份、润滑剂0.5~4份、抗氧化剂0.6~4份、抗紫外线剂0.5~4份、界面相容剂3~15份和竹粉50~140份，依次放入高速混合机升温（此升温可以是本领域常规的升温方式，比如程序升温）搅拌混合10~15 min，升温至100℃，制成预混料; 

（3）将步骤（2）制得的预混料放置在转矩流变仪中密炼，用三段加热，三区温度皆为175~185℃，转子转速为20~60 r/min，密炼时间为12~16min，卸料后经塑料强力粉碎机粉碎成粒径为0.5~2 mm的竹塑粒子；

（4）将步骤（3）制备的竹塑粒子和步骤（1）制备的发泡母料混合均匀后制得发泡物料；将发泡物料置于平板硫化机中，经预压、热压成型、冷压定型制得聚丙烯基竹塑发泡复合材料。预压温度为175~180℃、预压压力0~6 MPa、预压时间为每毫米板厚30~150s；热压温度为175~185℃、热压压力5~10 MPa，热压时间为每毫米板厚30~150s；冷压压力0~6 MPa、冷压、自然冷却至室温，拆模取样。