[发明专利]一种用于受力结构的生物质树脂复合材料及植物纤维改性方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种生物质树脂复合材料，特别涉及可作为轻型建筑物受力构件的生物质树脂复合材料，具体地说是一种改性植物纤维增强的用于受力结构的生物质树脂复合材料及植物纤维的改性方法。

二、背景技术

生物质树脂复合材料即木塑复合材料，它是上世纪末引进的一种低碳环保型绿色建材，该材料兼具木材和塑料的属性，可钉、可刨、可锯，具有木材的加工性能，同时具有塑料不吸水可加工性能，该材料不含甲醛，又具有可重复回收利用功能，因此，在面对当前森林木材资源匮乏，环境污染压力巨大的严峻形势，这种生物质树脂复合材料一经面世，立即受到国家及市场的高度关注，近十几年来，几乎每年以100％速度发展，产能从2007年的不足10万吨发展到2014年的340万吨。

生物质树脂复合材料即木塑复合材料通常以热塑性聚烯烃树脂PE、PP、PVC中的一种为基础树脂，与生物质植物纤维粉以及相容剂、润滑剂等助剂共混，经造粒、挤出成型得到的环保型复合材料型材。其虽然是一种极具发展前景的新型绿色建材，但是，它也有着明显的不足之处，因生物质植物纤维是含有多羟基天然高分子极性材料，聚烯烃类树脂是人工合成非极性高分子材料，两种材料因极性差异，相容性很差，从而复合材料的力学性能较差，这种材料只能用于装饰性或平面受力等建筑材料，如护栏、吊顶、室外地板、挂墙板、隔板等,大大限制了这种新型绿色建材的应用范围。当前对木塑材料的改性大多集中在提高其耐侯性、阻燃性、防腐性等而添加大量的功能助剂，但却没有为提高其力学性能使之作为结构材料而改性。

三、发明内容

本发明针对现有生物质树脂复合材料力学性能较差的缺陷，旨在提供一种可用于轻型建(构)筑物受力结构的生物质树脂复合材料，也就是改性植物纤维增强的生物质树脂复合材料。所要解决的技术问题是提高复合材料的力学性能。

所述轻型建筑是指区别于传统砖混或钢混结构建筑而采用新型建筑材料组成的一类建筑体量较小、自重较轻的建(构)筑物，如移动建筑、集成建筑、景观建筑小品等。

本复合材料的技术方案也是以植物纤维和热塑性聚烯烃树脂为基础原料，与现有技术的区别是所述的植物纤维是以硅酸钠溶液、十二烷基苯磺酸钠和软脂酸改性的植物纤维，且各组分有以下质量份：

在上述组合物中还可加入0.1～5份无机颜料。如铁系氧化颜料等。

所述的聚烯烃树脂选自聚乙烯(PE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)或者聚氯乙烯(PVC)等。根据制品性能需要，可用新料，也可用回收再生料，或者两者混合使用。

所述的无机粉体选自轻质碳酸钙或滑石粉，细度800-1250目。

所述的相容剂选自马来酸酐共聚物，如乙烯-马来酸酐接枝共聚物(PE-g-MAH)、三元乙丙橡胶-马来酸酐接枝共聚物(EPDM-g-MAH)、乙烯-辛烯共聚物(POE)或830H。其中优选830H。830H为茂金属催化高密度聚乙烯通过光催化马来酸酐接枝材料，其接枝率为市售传统接枝材料的2倍。

所述的润滑剂选自聚乙烯蜡或EBS,其中优选EBS。EBS为乙撑双硬脂酸酰胺，是一种高熔点(141-146℃)内外润滑剂，可改善复合材料熔体的流动性，兼润滑、光亮和脱模剂功能。

所述的抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂(1010,1076)、亚磷酸酯类抗氧剂(168/626)或硫代双酚类抗氧剂(DLTDP,DMTDP),其中优选抗氧剂1010。抗氧剂1010为四[甲基-β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯季戊四醇酯，是一种无污染使用效果良好的聚合物抗氧剂，用于阻止或减缓复合材料的氧化和降解。

所述的紫外线吸收剂选自UV531、UV9、UV326或UV1130，其中优选UV-531。UV-531能吸收240-340纳米的紫外光，具有无毒、相容性好、迁移性小、易于加工等特点。它对聚合物有最大的保护作用，并有助于减少色泽，同时延缓泛黄和阻滞物理性能损失。

所述的植物纤维可以是木本纤维，如林业加工废弃的边角料，也可以是草本纤维，如农作物桔杆、如水稻、小麦、棉花、甘蔗渣等。将植物纤维粉碎过60～100目筛得到粉体，或者经破碎后用搓揉机搓揉成丝条状，长2～10mm，长径比5:1～50:1。上述统称植物纤维。