[发明专利]一种基于陶瓷微球的木塑复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种基于陶瓷微球的木塑复合材料及其制备方法与应用，属于木塑材料技术领域。本发明主要解决现有技术中木塑复合材料在耐高温性能上的不足。本发明利用以工业废弃物粉煤灰制备的陶瓷微球、农业废弃物秸秆以及HDPE再生塑料为主要原料，配以少量助剂，采用先在平行双螺杆挤出设备中造粒再在锥型双螺杆挤出机中挤出的工艺，较好地解决了木塑复合材料高温下易变形老化的问题。本发明制备所得基于陶瓷微球的木塑复合材料可用于木塑材料高性能产品如建筑工程材料的工业化生产。

技术领域

本发明涉及木塑材料技术领域，具体涉及一种基于陶瓷微球的木塑复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

木塑材料是近年来国内外蓬勃兴起的一种新型环保复合材料，主要以废旧塑料、树枝树杈、稻壳、农业秸秆等植物纤维为原材料，其融合“木”与“塑”的优点，具有防潮、防腐蚀、防虫、耐酸碱、环保等优良性能，是一种极具发展前途的新型材料。

为了充分利用资源作为保护环境、降低能耗的有效手段，以塑代木、以塑代钢的思路早在70年代就已经被提出来。在50年后的今天，木塑产品已经逐步展开应用，在制作木塑门窗、铁路枕轨、建筑模板、轿车门护板、轿车内衬件及装饰装修等方面有着广泛的市场。

但是，由于塑料与植物纤维相容性差，界面相互作用力弱，导致现有的大部分木塑材料在高温下容易变形和老化、使用寿命短，不能应用于对材料要求高的行业。因此，木塑产品的应用，还有待于科研技术的进一步深入和完善，开发一种耐高温的木塑复合材料很有必要。

发明内容

为解决现有的木塑复合材料在耐高温性能上的不足，本发明提供了一种基于陶瓷微球的木塑复合材料及其制备方法与应用。本发明通过陶瓷微球的使用能进一步提高木塑复合材料的耐高温性，同时在一定程度上提高木塑复合材料的综合力学性能。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明的第一个目的是提供一种基于陶瓷微球的木塑复合材料，按重量份计，包含以下组分：

陶瓷微球15份～25份、植物纤维材料35份～65份、塑料回收料25份～50份、偶联剂2.4份～5.5份、抗氧剂0.5份～0.8份、马来酸酐3.7份～6.1份；

所述陶瓷微球是由工业废弃物粉煤灰制得；所述陶瓷微球的表面覆盖有沸石薄层；所述陶瓷微球的内部含有聚电解质；所述陶瓷微球的粒径为10μm-100μm。

在本发明的一个实施例中，所述陶瓷微球通过以下方法制备得到：

S1、将直径为5μm～80μm，球壳厚度为2μm～4μm的粉煤灰微球分别在聚电解质溶液中吸附，得到吸附后的粉煤灰微球；

S2、将步骤S1所得吸附后的粉煤灰微球在沸石胶体溶液中进行吸附，洗涤，干燥后得到晶种修饰微球；

S3、将步骤S2所得晶种修饰微球与碱性溶液置于密封反应釜中反应来提高产率，洗涤、干燥后得到陶瓷微球。

在本发明的一个实施例中，步骤S1中，所述聚电解质溶液为PDDA溶液和PSS溶液。

在本发明的一个实施例中，步骤S1中，所述粉煤灰微球分别在质量分数为0.2％的PDDA乙醇溶液和质量分数为0.1％的PSS乙醇溶液中吸附，按PDDA/PSS的顺序交替吸附。

在本发明的一个实施例中，步骤S2中，所述沸石胶体溶液通过以下方法制备得到：

将铝源、氯化钠与四甲基氢氧化铵溶液混合过滤，加入硅源搅拌，老化后装入塑料容器中进行加热反应，固液分离取固相，干燥后得到纳米X型分子筛；然后将所得纳米X型分子筛分散在水中，调整pH至碱性，得到所述沸石胶体溶液。