[发明专利]一种硅烷交联聚乙烯木塑复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及木塑复合材料及其制备方法。

背景技术

木塑复合材料是近年来兴起的一类绿色环保材料，其产品主要用作天然木材的替代品，木塑复合材料的主要品种有PE基、PP基和PVC基3种，其中PE基木塑复合材料(WPC)的主要原料是农林废弃物(如木粉、竹粉、糠粉等植物纤维)和聚乙烯塑料或回收聚乙烯塑料。由于木塑复合材料中填充有大量的植物纤维，不可避免地具有一定的吸水性。虽然WPC中的植物纤维被塑料所包覆，吸水率远低于木材，但当WPC长时间地浸水后，仍具有一定的吸水率，由于目前PE基木塑复合材料主要是作为木材替代品用于户外建筑和户外装饰，长期暴露在自然环境中，因此要求WPC具有相当低的吸水率，否则在户外日晒雨淋的环境中会产生一系列问题，例如:吸水后易变形或翘曲、力学强度下降、耐真菌腐朽性能降低、耐冻融性能变差、材料的使用寿命缩短等。因此，研究WPC的吸水性及其所产生的影响，以及如何降低WPC的吸水率具有重要的意义。

目前对木塑复合材料的吸水性研究，主要通过改性木纤维或添加界面改性剂的方法进行木纤维的化学改性，主要是将纤维素表面的羟基反应掉形成化学键添加界面改性剂的方法，主要有加入相容剂，加入偶联剂接枝改性等。中国专利申请号201010528779.6中添加了1％～8％的硅烷偶联剂挤出高强度地板专用木塑材料，中国专利申请号201310233119.9中添加了1～15份的键合型硅烷偶联剂，该偶联剂可以分别与塑料、植物纤维粉形成比范德华力强的化学键合力，增加木粉和塑料之间的界面强度，提高木塑复合材料的强度。中国发明专利授权公告号CN103012899B公开了一种高抗冲的木塑复合材料，其中添加了2份～5份硅烷偶联剂。中国发明专利授权公告号CN103194002B公开了一种用于难粘的聚烯烃基木塑复合材料的偶联剂与等离子体协同表面处理方法。中国发明专利申请号201310041772.5公开了添加了一定的偶联剂，增强了表层性能，降低了芯-表结构木塑复合材料的热膨胀系数，提高了复合材料的弯曲性能。

上述专利中木塑复合材料都有用到偶联剂对植物纤维进行表面改性，但是均未对木塑复合材料的吸水性进行研究，而硅烷交联木塑复合材料是解决PE木塑复合材料长期在户外使用过程中由于吸水导致强度、韧性、抗蠕变性等各项性能下降的问题。

发明内容

本发明要解决PE木塑复合材料长期在户外使用过程中由于吸水导致强度、韧性、抗蠕变性等各项性能下降的问题，而提供一种硅烷交联聚乙烯木塑复合材料及其制备方法。

本发明的一种硅烷交联聚乙烯木塑复合材料按重量份数由100份聚乙烯、40份～100份植物纤维、2份～5份润滑剂、1份～5份硅烷偶联剂、0.1份～0.5份引发剂、0.005份～0.05份催化剂和0.1份～0.25份抗氧剂制备而成。

本发明的一种硅烷交联聚乙烯木塑复合材料的制备方法是按以下步骤进行的：

一、按重量份数称取100份聚乙烯、40份～100份植物纤维、2份～5份润滑剂、1份～5份硅烷偶联剂、0.1份～0.5份引发剂、0.005份～0.05份催化剂和0.1份～0.25份抗氧剂；

二、将称取的40份～100份植物纤维置于温度为80℃～120℃的烘箱中，直至植物纤维的含水率小于0.5％，然后将烘干后的植物纤维进行研磨，得到粒径为75μm～350μm的植物纤维颗粒；

三、在温度为70℃～80℃及转速为300r/min～700r/min的条件下，将100份聚乙烯与2份～5份润滑剂预混合5min～15min，得到聚乙烯与润滑剂的混合物；

四、将1份～5份硅烷偶联剂、0.1份～0.5份引发剂、0.005份～0.05份催化剂和0.1份～0.25份抗氧剂混合，得到硅烷溶液；

五、利用双螺杆挤出机造粒，设置一区温度为135℃～190℃，二区温度为135℃～190℃，三区温度为135℃～190℃，四区温度为135℃～190℃，五区温度为135℃～190℃，六区温度为135℃～190℃，七区温度为135℃～190℃，设定螺杆转速为120r/min～160r/min，将聚乙烯与润滑剂的混合物送入有重力进料器的挤出机主进料口，将硅烷溶液通过蠕动泵加到挤出机主进料口，得到聚合物熔体，然后将粒径为75μm～350μm的植物纤维颗粒通过双螺旋喂料器加入到聚合物熔体中，通过双螺杆挤出后，进入成型模具进行冷却，在压力为15MPa～20MPa下，保压1min～5min，得到硅烷交联聚乙烯木塑复合材料。