專利名稱：一種竹塑復合發(fā)泡材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種竹塑復合材料及其制備方法，尤其是涉及一種以竹纖維和低密度 聚乙烯塑料為基料，并添加發(fā)泡劑等相關改性助劑而制成的易降解的竹塑復合發(fā)泡材料及 其制備方法。
背景技術：
塑料的來源主要為天然石油，而這些能源的貯藏量是有一定限度的，而且 塑料在天然條件下很難快速降解，從而給環(huán)境和資源造成了很大的壓力。木塑復合材料使用方便，可鋸、可刨、可釘，既保留了木材在加工性能方面的優(yōu)勢， 又克服了木材怕蟲蛀的缺點，近些年來得到了快速發(fā)展。但由于植物纖維在加工過程中被壓縮，導致制品密度大于普通木材，纖維的加入 降低了塑料的韌性，而親水性纖維與疏水性塑料之間的低粘結力又導致復合材料的抗沖擊 強度和抗彎曲強度等力學性能遜于純塑料。加之添加劑成本昂貴，使得這種復合材料的市 場價格相當于甚至高于通用塑料及實木，從而制約了木塑復合材料的發(fā)展與應用。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了解決現有技術存在的上述缺陷，提供一種價格低廉， 綜合性能優(yōu)良的新型竹塑復合發(fā)泡材料及其制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現的
本發(fā)明之竹塑復合發(fā)泡材料由基料竹纖維和低密度聚乙烯樹脂(可用回收低密度聚乙 烯塑料粒料或低密度聚乙烯樹脂與回收低密度聚乙烯塑料粒料的混合料代替)及添加劑 馬來酸酐接枝聚烯烴、發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺、發(fā)泡助劑氧化鋅、抗氧化劑1010 (即四[甲 基-β- (3，5_ 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯)和潤滑劑液體石蠟混配制成； 所述竹纖維在基料中的含量為50-80wt%，低密度聚乙烯樹脂或回收低密度聚乙烯塑料粒 料在基料中的含量為20-50wt%，發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺的含量為基料竹纖維和低密度聚乙烯 樹脂總重量的5-15wt%，發(fā)泡助劑氧化鋅為發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺重量的29-31%，馬來酸酐 接枝聚烯烴用量為竹纖維含量的1-6 wt %，抗氧化劑1010為基料竹纖維和低密度聚乙烯樹 脂總重量的0. 5-2%，潤滑劑液體石蠟為基料竹纖維和低密度聚乙烯樹脂總重量的1-4%。所述回收低密度聚乙烯塑料粒料的制備方法是將回收的低密度聚乙烯塑料經塑 料粉碎機粉碎成20-30目的粉料后，用清水洗滌，然后在擠出機中擠出造粒并干燥，即得到 所需回收低密度聚乙烯塑料粒料。本發(fā)明之竹塑復合發(fā)泡材料的制備方法包括以下步驟(1)竹粉預處理將竹材 加工剩余物用粉碎機粉碎成40-120目的粉末，制得竹粉，再將竹粉用質量濃度為2%-10%的 氫氧化鈉溶液浸泡4-8小時，然后用清水洗滌至中性，取出后于70-80°C烘干至含水率<4% ； (2)將經步驟(1)預處理的竹纖維與所述添加劑馬來酸酐接枝聚烯烴、抗氧化劑1010和潤 滑劑液體石蠟置于高速混合機中混合8-12分鐘；(3)將發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺、發(fā)泡助劑氧
3化鋅與低密度聚乙烯樹脂(或回收低密度聚乙烯塑料粒料)混合4-6分鐘；(4)設定螺桿擠 出機溫度150-185°C ；將步驟(3)所得發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺、發(fā)泡助劑氧化鋅與低密度聚乙 烯樹脂(或回收低密度聚乙烯塑料粒料)混合物置于螺桿擠出機中塑化熔融為粘性液體，然 后將步驟(2)所得竹纖維與所述相關添加劑的混合物加入已成為粘性液體的塑化熔融物 中，在螺桿作用下，竹纖維粉末在塑化熔融物中均勻分散、取向，得到表觀均一分散度高的 竹纖維、低密度聚乙烯樹脂并含有相關添加劑的復合體系；發(fā)泡劑在擠出過程中分解，到達 口模時壓力驟降而在復合材料中形成泡孔，再通過口模直接擠出成型所需型材，或者通過 相應的口模和切粒機擠出造粒，形成竹塑復合發(fā)泡材料母料，再將所得到的母料通過模壓 或注射成型的方法制成最終制品。竹纖維的主要成分為纖維素、半纖維素、果膠質和一些非纖維素糖，除了纖維素 之外的非纖維素成分在結構上分子量相對較小，強度較低，加入到復合材料中對復合材料 的力學性能的影響不大，但是它們需要更多的偶聯劑來處理，使得成本過高，而效果并不明 顯，故用2%-10wt%的氫氧化鈉溶液對竹纖維進預處理，以除掉其中大部分非纖維素雜質。由于竹纖維呈強極性而低密度聚乙烯樹脂為非極性材料，兩者極性相斥，在混合 過程中兩者結合效果很差，當加入偶聯劑以后，由于偶聯劑一方面含有與竹纖維相結合的 極性基團，另一方面具有與低密度聚乙烯樹脂相容的高分子鏈或可相容結構，從而在兩個 體系之間形成一種過渡并將兩者緊密連接在一起，進而提高復合材料的強度，并為增加復 合材料中竹纖維含量提供了條件。本發(fā)明之竹塑復合發(fā)泡材料，纖維含量高，制造成本低，物理機械強度高，表面光 潔度好，耐水耐化學腐蝕，易降解，是一種綠色環(huán)保的代木代塑新產品。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明作進一步闡述
本實施例竹塑復合發(fā)泡材料配方基料中，竹纖維含量為70wt%，低密度聚乙烯樹脂含 量為15wt%，低密度聚乙烯回收塑料粒料的含量為15wt% ；添加劑偶聯劑馬來酸酐接枝聚乙 烯，用量為竹纖維的IOwt %，發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺用量為基料總重量的10wt%，發(fā)泡助劑氧 化鋅為偶氮二甲酰胺的30%，抗氧化劑1010的用量為基料總重量的1.5 wt %，潤滑劑液體 石蠟的用量為基料總重量的2. 5wt%。制備(1)將竹纖維用質量濃度8wt%的氫氧化鈉溶液浸泡10小時，然后用清水洗 滌至中性，淘出后于75°C烘干至含水率3. 9% ； (2)將經步驟(1)預處理的竹纖維與偶聯劑 馬來酸酐接枝聚乙烯、抗氧化劑1010、潤滑劑液體石蠟置于高速混合機中混合10分鐘；(3) 將發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺、發(fā)泡助劑氧化鋅與低密度聚乙烯樹脂和回收低密度聚乙烯塑料粒 料置于高速混合機中混合5分鐘；(4)設定螺桿擠出機溫度175°C ；將步驟(3)所得發(fā)泡劑 偶氮二甲酰胺、發(fā)泡助劑氧化鋅與低密度聚乙烯樹脂和回收低密度聚乙烯塑料粒料混合物 置于螺桿擠出機中塑化熔融為粘性液體，然后將步驟(2)所得竹纖維與所述相關添加劑的 混合物加入已成為粘性液體的塑化熔融物中，在螺桿作用下，竹纖維粉末在塑化熔融物中 均勻分散、取向，得到表觀均一分散度高的竹纖維、低密度聚乙烯樹脂并含有相關添加劑的 復合體系；發(fā)泡劑在擠出過程中分解，到達口模時壓力驟降而在復合材料中形成泡孔，再通 過口模直接擠出成型所需型材，或者通過相應的口模和切粒機擠出造粒，形成竹塑復合發(fā)
4泡材料母料，再將所得到的母料通過模壓或注射成型的方法制成最終制品。本實施例竹塑復合發(fā)泡材料性能測試方法為拉伸強度按GB/T1040-92規(guī)定方法 測試；懸臂梁缺口沖擊強度按GB/T1843-80規(guī)定方法測試；彎曲強度按GB/T1042-79規(guī)定 方法測試；密度測試將本實施例竹塑復合發(fā)泡材料制成80mmX15mmX4mm大小的試樣，每 組取5個重復試樣，用電子天平測出質量，精確到0. OOlg,得到質量m (單位g)；在試樣每 個特征方向上均勻分布的三個點上，測量試樣尺寸，精確到0. 01mm，取三個點所得尺寸的算 術平均值為此方向的尺寸，從而得出體積V (單位cm3)。利用密度公式P=m/V，得出材料 密度(單位g/ cm3 ；目前木塑復合材料密度測定方法還沒有標準，所得密度僅供參考)。測試結果為拉伸強度23MPa，斷裂伸長率高達39%，抗彎強度達到38MPa，I-zod抗 沖擊強度達34KJ/m2，密度為0. 85g/cm3。
權利要求
一種竹塑復合發(fā)泡材料，其特征在于，由基料竹纖維和低密度聚乙烯樹脂及添加劑馬來酸酐接枝聚烯烴、發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺、發(fā)泡助劑氧化鋅、抗氧化劑1010和潤滑劑液體石蠟混配制成；所述竹纖維在基料中的含量為50 80wt%, 低密度聚乙烯樹脂在基料中的含量為20 50wt%，發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺的含量為基料竹纖維和低密度聚乙烯樹脂總重量的5 15wt%，發(fā)泡助劑氧化鋅為發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺重量的29 31%，馬來酸酐接枝聚烯烴用量為竹纖維含量的1 6 wt %，抗氧化劑1010為基料竹纖維和低密度聚乙烯樹脂總重量的0.5 2%，潤滑劑液體石蠟為基料竹纖維和低密度聚乙烯樹脂總重量的1 4%。
2.根據權利要求1所述的竹塑復合發(fā)泡材料，其特征在于所述低密度聚乙烯樹脂用 回收低密度聚乙烯塑料粒料或低密度聚乙烯樹脂與回收低密度聚乙烯塑料粒料的混合料 代替。
3.根據權利要求2所述的竹塑復合發(fā)泡材料，其特征在于所述回收低密度聚乙烯塑 料粒料采用以下方法制成將回收低密度聚乙烯塑料經塑料粉碎機粉碎成20-30目的粉料 后，用清水洗滌，然后在擠出機中擠出造粒并干燥。
4.一種如權利要求1所述竹塑復合發(fā)泡材料的制備方法，包括以下步驟(1)竹粉預處 理將竹材加工剩余物用粉碎機粉碎成40-120目的粉末，制得竹粉，再將竹粉用質量濃度 為2%-10%的氫氧化鈉溶液浸泡4-8小時，然后用清水洗滌至中性，取出后于70-80°C烘干至 含水率<4% ； (2)將經步驟(1)預處理的竹纖維與所述添加劑馬來酸酐接枝聚烯烴、抗氧化 劑1010和潤滑劑液體石蠟置于高速混合機中混合8-12分鐘；(3)將發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺、 發(fā)泡助劑氧化鋅與低密度聚乙烯樹脂混合4-6分鐘；(4)設定螺桿擠出機溫度165-180°C ； 將步驟(3)所得發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺、發(fā)泡助劑氧化鋅與低密度聚乙烯樹脂混合物置于螺 桿擠出機中塑化熔融為粘性液體，然后將步驟(2)所得竹纖維與所述相關添加劑的混合物 加入已成為粘性液體的塑化熔融物中，在螺桿作用下，竹纖維粉末在塑化熔融物中均勻分 散、取向，得到表觀均一分散度高的竹纖維、低密度聚乙烯樹脂并含有相關添加劑的復合體 系；發(fā)泡劑在擠出過程中分解，到達口模時壓力驟降而在復合材料中形成泡孔，再通過口模 直接擠出成型所需型材，或者通過相應的口模和切粒機擠出造粒，形成竹塑復合發(fā)泡材料 母料，再將所得到的母料通過模壓或注射成型的方法制成最終制品。
全文摘要
一種竹塑復合發(fā)泡材料及其制備方法，該竹塑復合發(fā)泡材料由基料竹纖維和低密度聚乙烯樹脂及適量添加劑馬來酸酐接枝聚烯烴、發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺、發(fā)泡助劑氧化鋅、抗氧化劑1010和潤滑劑液體石蠟混配制成；所述竹纖維在基料中的含量為50-80wt%,低密度聚乙烯樹脂在基料中的含量為20-50wt%。本發(fā)明之竹塑復合材料成本低，物理機械強度高，表面光潔度好，耐水耐化學腐蝕，易降解，應用范圍廣，是一種綠色環(huán)保的代木代塑新產品。
文檔編號C08L97/02GK101967296SQ20101051908
公開日2011年2月9日 申請日期2010年10月26日 優(yōu)先權日2010年10月26日
發(fā)明者劉躍軍, 徐成, 曾廣勝 申請人:曾廣勝