專利名稱：一種木塑復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種纖維材料的組合物及其制備方法，特別涉及一種含植物纖維的木塑復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
我國是森林資源貧乏國家，尤其是我國經(jīng)濟(jì)進(jìn)入高速發(fā)展階段，對于木材的需求日益增大，森林資源過度使用，森林總面積銳減以及天然林保護(hù)工程的實施，木材供需矛盾加劇。棉桿作為一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的剩余物，每年的產(chǎn)量大約為2000萬噸，絕大多數(shù)沒有被利用，而處理方式大多采用燃燒、或自然腐爛的方式，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。如何處理棉桿已經(jīng)成為多年來研究解決的課題。木塑復(fù)合材料是一種新型的以木質(zhì)纖維和塑料為主要原料制造的復(fù)合工程材料。 作為木塑復(fù)合材料具有優(yōu)良的耐水和耐腐蝕性能，耐蟲蛀、尺寸穩(wěn)定性好、生產(chǎn)工藝靈活， 對設(shè)備的損害小，還可以用回收的廢舊木材和塑料為原料制得，并且可循環(huán)使用等優(yōu)點而倍受人們的關(guān)注。但是因為木質(zhì)纖維和塑料是兩種不同性質(zhì)的高分子聚合物，未經(jīng)處理的木質(zhì)纖維與塑料的相容性差，塑料與木質(zhì)纖維結(jié)合不良，導(dǎo)致木塑復(fù)合材料品質(zhì)難以提高。目前的高分子復(fù)合木塑材料生產(chǎn)過程中只注重幾種物料的混合或再利用，以及基本力學(xué)性質(zhì)的改進(jìn)，未充分考慮各種材料的相容性和界面結(jié)合情況、界面結(jié)合能力及各種材料在界面的擴(kuò)散、滲透等，不能保證木質(zhì)纖維在高分子塑料中能充分分散，木/塑界面相互作用差，兩者的親和力低，結(jié)合強(qiáng)度低，因此造成制備的木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能和其它使用性能較低。 木塑復(fù)合材料中的木粉添加量低，材料的力學(xué)性能及韌性差。目前對木塑復(fù)合材料的研究和應(yīng)用逐漸增多，例如公告號為CN1227^7C的發(fā)明專利公開了一種木塑復(fù)合材料其用途及其制造方法，其利用木粉及塑料或廢舊塑料為主要原料，配以少量助劑，用專用接枝劑對木粉及塑料表面進(jìn)行接枝改性處理，有效增強(qiáng)木粉和塑料間的界面強(qiáng)度，采用連續(xù)擠出工藝，利用各種斷面形狀的模具，擠出生產(chǎn)各種高性能復(fù)合材料。其中木粉成分含量超過50%。授權(quán)公告號為CN1482166的中國發(fā)明專利公開了一種木塑復(fù)合材料，該木塑復(fù)合材料是指由熱塑性樹脂、木粉、助劑相容劑、改性劑等原料按重量比混合而成，將該木塑復(fù)合材料經(jīng)擠出機(jī)造粒后再經(jīng)擠出機(jī)擠出成型或直接經(jīng)擠出機(jī)熔融塑化擠出并通過一個片狀機(jī)頭口模擠出到壓延機(jī)上，壓成板、片材型材，在材料上下面各熱覆合一層介質(zhì)膜或織物，或雙面各再熱覆合一層鋁箔(帶)層，經(jīng)冷卻裁邊切斷成成品。公告號為CN101302349的發(fā)明專利申請公開了一種馬來酸酐接枝聚烯烴木塑復(fù)合材料及其制備方法。該木塑復(fù)合材料，包括以下原料植物纖維粉、馬來酸酐接枝聚烯烴和輔加塑料的重量為100份，其中植物纖維粉為60 85份，余為馬來酸酐接枝聚烯烴和輔加塑料，其中馬來酸酐接枝聚烯烴重量占40 100% (優(yōu)選為70 100% )。
公告號為CN101143952的發(fā)明專利申請公開了阻燃抑煙型木塑復(fù)合材料，該材料主要由聚苯乙烯和/或添加了熱穩(wěn)定劑的聚氯乙烯、木質(zhì)纖維、膨脹型阻燃劑、增容劑、潤滑劑制成。公告號為CN101186754的發(fā)明專利申請?zhí)峁┝艘环N利用農(nóng)業(yè)植物秸稈生產(chǎn)高分子復(fù)合木塑材料的方法，屬于一種農(nóng)業(yè)植物秸稈的利用方法，所述的方法是，將農(nóng)業(yè)植物秸稈粉碎并干燥得秸稈粉，對秸稈粉進(jìn)行浸漬處理，然后干燥得改性秸稈粉，將改性秸稈粉與塑料為主的其它原料進(jìn)行高速混合和冷卻混合得干粉料，將干粉料進(jìn)行擠出造粒，再將造粒后的物料擠出定型，制得高分子復(fù)合木塑材料。但是，上述改性木塑復(fù)合材料制備過程中均只采用相容劑使木粉與塑料直接進(jìn)行混合制得，因為木粉是表面帶有大量的極性基團(tuán)的極性高分子化合物，而塑料是一種非極性高分子聚合物，兩者的相容性差，制備得到的木塑復(fù)合材料的強(qiáng)度弱。若要獲得高強(qiáng)度木塑復(fù)合材料需要較高的塑料用量比例。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題提供一種木塑復(fù)合材料及其制備方法， 本發(fā)明制備的木塑復(fù)合材料是以經(jīng)過爆破處理后的棉桿纖維為原料與塑料復(fù)合而成，制備的木塑復(fù)合材料的機(jī)械力學(xué)性能好、強(qiáng)度高、抗沖擊強(qiáng)度高、尺寸穩(wěn)定性好、具有良好的加工性能。為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一方面提供一種木塑復(fù)合材料，包括如下重量份配比的原料
改性植物纖維30-80塑料20-70相容劑2-10潤滑劑2-10抗氧化劑0.2-1.0填料5-15阻燃劑2-10其中，所述原料的重量份配比選擇改性植物纖維50-70
塑料30-50
相容劑4-9
潤滑劑3-6
抗氧化劑0.2-0.3
填料10-15
阻燃劑2-3特別是，通過對棉桿纖維原料進(jìn)行爆破處理獲得所述改性植物纖維。其中，所述爆破處理包括如下順序進(jìn)行的步驟1)將棉桿纖維材料置于爆破器后，向爆破器內(nèi)通入飽和水蒸汽，進(jìn)行汽蒸處理；2)將爆破器的放料閥打開，對棉桿原料進(jìn)行爆破處理，獲得爆破棉桿纖維；3)將爆破棉桿纖維進(jìn)行干燥處理，即得改性植物纖維。特別是，步驟1)中所述飽和水蒸汽的相對壓力為2-4. 2MPa ；所述汽蒸處理的相對壓力為l_4MPa，汽蒸時間為5-45min ；步驟3)中所述的干燥處理的溫度為100-200°C，干燥后的改性植物纖維的含水率< 10%。尤其是，所述飽和水蒸汽的相對壓力優(yōu)選為2. 5-4MPa ；汽蒸處理的相對壓力為 1. 5-4. OMPa，優(yōu)選為1. 5-3. 5MPa ；汽蒸時間為10_45min，進(jìn)一步優(yōu)選為15_30min ；所述改性植物纖維的含水率為2-10%，進(jìn)一步優(yōu)選為5-10%。其中，步驟1)中所述汽蒸處理是向爆破器內(nèi)通入相對壓力為2-4. 飽和水蒸汽，爆破器內(nèi)的相對壓力達(dá)到l_4MPa，在此壓力下，保持5-45min。特別是，步驟1)中還包括將所述棉桿纖維材料切成長度為20_40mm的纖維材料段
后再置于爆破器內(nèi)。其中，所述塑料為聚乙烯(PE)塑料或/和聚丙烯(PP)塑料。特別是，所述的聚乙烯塑料選擇高密度聚乙烯(HDPE)塑料、低密度聚乙烯(LDPE)塑料。其中，所述相容劑選自馬來酸酐、馬來酸酐接枝聚乙烯、馬來酸酐接枝聚丙烯、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯中的一種或多種。特別是，所述相容劑優(yōu)選為馬來酸酐、馬來酸酐接枝聚乙烯、馬來酸酐接枝聚丙烯中的一種或多種。尤其是，所述馬來酸酐接枝聚乙烯、馬來酸酐接枝聚丙烯的接枝率分別為1_3%。特別是，所述馬來酸酐接枝聚乙烯的分子量10000-300000，熔融指數(shù)0. 4-0. 9g/10min ；馬來酸酐接枝聚丙烯的分子量10000-300000，熔融指數(shù) 0. 3-1. 2g/10min。其中，所述潤滑劑選擇聚乙烯蠟、硬脂酸、硬脂酸鈣、硬脂酸鋇、硬脂酸鋅中的一種或多種。特別是，所述聚乙烯蠟的分子量為1400-8000。其中，所述抗氧化劑為抗氧化劑沈4、抗氧化劑1010或抗氧劑1076中的一種或多種。特別是，所述抗氧化劑沈4即為2，6_ 二叔丁基-4-甲基苯酚；所述的抗氧化劑 1010即為四[β (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯；所述的抗氧化劑1076 即為β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯。其中，所述填料為碳酸鈣或滑石粉；其中，所述阻燃劑為氯化石蠟、八溴醚、三氧化二銻、磷酸三(2-氯乙基)酯或多聚磷酸銨中的一種或多種。特別是，所述阻燃劑氯化石蠟的分子量為800-1300，氯含量為40_80% ；所述阻燃劑多聚磷酸銨中氮含量為22-25%，磷含量> 20%，分子量為> 105。本發(fā)明另一方面提供一種上述木塑復(fù)合材料的制備方法，包括1)將所述原料混合均勻，得到混合料；幻將混合料擠出成型、模壓成型或注塑成型。其中，步驟1)中所述原料混合過程中混合溫度為120-200°C，優(yōu)選為120_170°C ； 混合時間為5-20min，優(yōu)選為10-20min ；混合時攪拌速率為300_800rpm，優(yōu)選為 700-800rpm;步驟2)中所述擠出成型過程中螺桿擠出機(jī)的加熱溫度為120-180°C，轉(zhuǎn)速為 50-100rpm。本發(fā)明再一方面提供一種上述木塑復(fù)合材料的制備方法，包括如下順序進(jìn)行的步驟1)將所述原料混合均勻，制得木塑混合物料；2)將木塑混合物料加入到螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，得到木塑復(fù)合材料粒料；3)將木塑復(fù)合材料粒料擠出成型、模壓成型或注塑成型。其中，步驟1)中采用攪拌將所述原料混合均勻，混合時攪拌速率為300_800rpm， 優(yōu)選為500-800rpm ；混合時間為5_20min，優(yōu)選為8_20min ；混合溫度為90-180°C，優(yōu)選為 150-175°C ；步驟2)中采用雙螺桿擠出機(jī)擠出，利用橫面切刀切斷，制得所述木塑復(fù)合材料粒料，其中螺桿擠出機(jī)的加熱溫度為100-180°C，優(yōu)選為145-175°C ；轉(zhuǎn)速為60_100rpm ；步驟3)中所述擠出成型過程中螺桿擠出機(jī)的加熱溫度為110-180°C，優(yōu)選為150-170°C;轉(zhuǎn)速為 50-100rpm。本發(fā)明制備的木塑復(fù)合纖維材料具有如下優(yōu)點1、本發(fā)明采用高溫蒸汽爆破處理后的棉桿纖維為原料制備的木塑復(fù)合材料，其力學(xué)性能高，與木材資源為原料的木材加工品性能相似，可代替以木材資源為原料的木材加工產(chǎn)品，減少了木材資源的消耗，保護(hù)環(huán)境，為農(nóng)業(yè)廢棄物棉桿的綜合利用提供了一種新思路，為棉桿提供了一種新用途。2、本發(fā)明通過爆破處理可以將棉桿纖維細(xì)胞從胞間層分開，爆破處理后的棉桿植物纖維的表面附著一層木質(zhì)素，降低了纖維表面的極性，提高了植物纖維與塑料之間的相容性，提高了纖維在塑料中的分散效果，解決了纖維原料與塑料的相容性問題，同時免除了原料后期處理的復(fù)雜工序。3、使用本發(fā)明棉桿植物纖維制備的木塑復(fù)合材料力學(xué)性能顯著提高，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度及抗沖擊強(qiáng)度強(qiáng)?？箯潖?qiáng)度達(dá)到30. 8-46. 2MPa ；抗彎模量達(dá)到 2. 8-4. IMPa ；壓縮強(qiáng)度達(dá)到 25. 8-31. OMPa04、本發(fā)明制造的木塑復(fù)合材料的抗沖擊強(qiáng)度高、尺寸穩(wěn)定性好，木塑復(fù)合材料的含水率、吸水率、吸水膨脹率低，含水率低于3. 8 %、吸水率低于2. 8 %、吸水膨脹率僅為 2. 2-2. 6%。5、本發(fā)明制造的木塑復(fù)合材料兼有木材和塑料的特點，不僅有美觀的外形，而且還具有防腐、防潮、防蟲蛀、防火等特征。6、本發(fā)明制備的木塑復(fù)合材料具有良好的阻燃效果，材料的氧指數(shù)為 26. 3-28. 8%，達(dá)到GB50222-95(建筑內(nèi)部裝修設(shè)計防火規(guī)范)中的B2級別。7、本發(fā)明制備的木塑復(fù)合材料具有良好的耐磨和加工性能可以用作建筑材料 (如地板、庭院、涼棚、更衣室、桌椅、門窗等)和包裝材料，產(chǎn)品可以無限次循環(huán)回收利用， 是極好的新型環(huán)保材料。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。本發(fā)明主要采用上述方案來實現(xiàn)本發(fā)明構(gòu)思，但并不限于上述幾種方案，凡是利用到本發(fā)明的主要構(gòu)思的方案都屬于本發(fā)明所保護(hù)的范圍之中。本發(fā)明中聚乙烯蠟購自江陰久利塑業(yè)有限公司；多聚磷酸銨購自山東世安化工有限公司。實施例11、按照如下重量份配比備料
改性植物纖維65
HDPE塑料30
馬來酸酐3
馬來酸酐接枝聚乙烯3
硬脂酸6
抗氧化劑2640.1
抗氧化劑10760.1
碳酸鈣10
氯化石蠟3
多聚磷酸銨2其中，高密度聚乙烯(HDPE)的分子量為40000-300000，密度0. 93-0. 97g/cm3，熔融指數(shù)(MI，g/10min)為0. 3-0. 5 ；馬來酸酐接枝聚乙烯的分子量10000-300000，接枝率為 1-2%，熔融指數(shù)0. 5-0. 6g/10min ；氯化石蠟的分子量為800-1300，氯含量為40-80%;多聚
磷酸銨的氮含量為22% -25%，磷含量彡20%，分子量為> IO5。其中，改性植物纖維按照如下順序進(jìn)行的步驟制備而成A)將農(nóng)業(yè)廢棄物棉桿切成長20_40mm的棉桿料段，置于爆破器中(北京林業(yè)大學(xué)； 型號BL-08)，開啟爆破器進(jìn)汽閥，通入相對壓力為3. OMPa的飽和水蒸汽，使爆破器內(nèi)的相對壓力達(dá)到2. OMPa，在此壓力下保持15min，對棉桿進(jìn)行汽蒸處理；B)打開爆破器的放料閥，使棉桿材料瞬間爆破噴放至常壓接收容器中，產(chǎn)生爆破效應(yīng)，獲得爆破棉桿纖維；C)將爆破棉桿纖維置于干燥器內(nèi)在200°C下進(jìn)行干燥處理，制得含水率為10%改性植物纖維。改性植物纖維的電鏡掃描圖如

圖1所示。由圖1可看出經(jīng)過爆破處理的改性植物纖維(棉桿纖維)的表面包裹了一層木質(zhì)素。2、將上述所有原料加入到高溫混合機(jī)(張家港市宏基機(jī)械有限公司，型號 SHR-50A)中進(jìn)行混合，攪拌混勻，反應(yīng)制得木塑混合物料，其中，混合時的攪拌速度為 750rpm，混合時間為8分鐘，混合溫度為150°C。3、將木塑混合物料加入到同向平行雙螺桿擠出機(jī)中，擠出，利用橫面切刀切斷，得到木塑復(fù)合材料粒料，其中，螺桿擠出機(jī)的加熱溫度為145°C，轉(zhuǎn)速為60rpm。4、將制得的木塑復(fù)合材料粒料用模壓成型機(jī)制成成品木塑復(fù)合板材或型材。按照美國材料與實驗協(xié)會ASTM D792-00《用位移法測定塑料密度和比重(相對密度)的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法》檢測本實施例制備的木塑復(fù)合材料的密度；按照美國材料與實驗協(xié)會ASTM D790-97《塑膠及絕緣物質(zhì)之抗彎強(qiáng)度檢驗法》檢測本實施例制備的木塑復(fù)合材料的抗彎模量、抗彎強(qiáng)度；按照美國材料與實驗協(xié)會ASTM D695-02a《硬質(zhì)塑料抗壓特性的試驗方法》檢測本實施例制備的木塑復(fù)合材料的壓縮強(qiáng)度；按照美國材料與實驗協(xié)會ASTM D570-98(2005)《塑料吸水率的試驗方法》檢測本實施例制備的木塑復(fù)合材料的吸水率；按照國標(biāo)GB/T17657-1999《人造板及飾面人造板理化性能試驗方法》檢測本實施例制備的木塑復(fù)合材料的吸水膨脹率、含水率。本實施例制備的木塑復(fù)合材料的質(zhì)量性能指標(biāo)參數(shù)，檢測結(jié)果見表1。實施例21、按照如下重量份配比備料
改性植物纖維60聚丙烯塑料30馬來酸酐接枝聚丙烯4聚乙烯蠟6抗氧化劑2640.2碳酸鈣5多聚磷酸銨2 其中，所述的聚丙烯(PP)塑料的分子量為10000-300000，熔融指數(shù)(MI，g/10min) 為0. 2-1 ；馬來酸酐接枝聚丙烯的分子量為12000-300000，接枝率為1. 5-2.5 %，熔融指數(shù)0. 3-1. 2g/10min。聚乙烯蠟的分子量為2500-3000，密度0. 92-0. 94g/cm3,粘度0. 7-1. 2Pa-s(140°C )；多聚磷酸銨的氮含量為22% -25%，磷含量彡20%，分子量為> IO50其中，改性植物纖維按照如下順序進(jìn)行的步驟制備而成A)將農(nóng)業(yè)廢棄物棉桿切成長20_40mm的棉桿料段，置于爆破器中，開啟爆破器進(jìn)汽閥，通入相對壓力為4. OMPa的飽和水蒸汽，使爆破器內(nèi)的相對壓力達(dá)到2. 5MPa，在此壓力下保持lOmin，對棉桿材料進(jìn)行汽蒸處理；B)打開爆破器的放料閥，使棉桿瞬間爆破噴放至常壓接收容器中，產(chǎn)生爆破效應(yīng)， 獲得爆破棉桿纖維；C)將爆破棉桿纖維置于干燥器內(nèi)在150°C下進(jìn)行干燥處理，制得含水率為9%的改性植物纖維。2、將上述所有原料加入到高溫混合機(jī)中進(jìn)行混合，攪拌混勻，反應(yīng)制得木塑混合料，其中，混合時的攪拌速度為800rpm，混合時間為10分鐘，混合溫度為120°C。3、將上述制備好的混合料直接用用模壓成型機(jī)制成成品木塑復(fù)合板材或型材。本實施例制備的木塑復(fù)合材料的質(zhì)量性能指標(biāo)參數(shù)，檢測結(jié)果見表1。實施例31、按照如下重量份配比備料
改性植物纖維50HDPE塑料50馬來酸酐接枝聚乙烯2硬脂酸鈣3抗氧化劑10760.3碳酸鈣15八溴醚3其中，高密度聚乙烯(HDPE)的分子量為40000-300000，密度0. 94g/cm3，熔融指數(shù) (MI，g/10min)為0. 3-0. 5 ；馬來酸酐接枝聚乙烯的分子量10000-300000，接枝率為1-2%, 熔融指數(shù) 0. 5-0. 6g/10min。其中，改性植物纖維按照如下順序進(jìn)行的步驟制備而成A)將農(nóng)業(yè)廢棄物棉桿切成長20_40mm的棉桿料段，置于爆破器后開啟爆破器進(jìn)汽閥，通入相對壓力為2. 5MPa的飽和水蒸汽，使爆破器內(nèi)的相對壓力達(dá)到1. 5MPa，在此壓力下保持45min，對棉桿材料進(jìn)行汽蒸處理；B)打開爆破器的放料閥，使棉桿材料瞬間爆破噴放至常壓接收容器中，產(chǎn)生爆破效應(yīng)，獲得爆破棉桿纖維；C)將爆破棉桿纖維置于干燥器內(nèi)在200°C下進(jìn)行干燥處理，制得含水率為5%改性植物纖維。2、將上述所有原料加入到高溫混合機(jī)中進(jìn)行混合，攪拌混勻，反應(yīng)制得木塑混合料，其中，混合時的攪拌速度為700rpm，混合時間為20分鐘，混合溫度為170°C。3、將上述制備好的混合料直接用錐形雙螺桿擠出機(jī)擠出生產(chǎn)各種規(guī)格型材，其中，螺桿擠出機(jī)的加熱溫度為150°C，轉(zhuǎn)速為80-100rpm。本實施例制備的木塑復(fù)合材料的質(zhì)量性能指標(biāo)參數(shù)，檢測結(jié)果見表1。實施例41、按照如下重量份配比備料
改性植物纖維70LDPE塑料30馬來酸酐9聚乙烯蠟2抗氧化劑2640.1抗氧化劑10100.1抗氧化劑10760.1滑石粉15三氧化二銻10其中，低密度聚乙烯(LDPE)的分子量為20000-30000，密度0.91g/cm3，熔融指數(shù) 0. 5g/10min ；聚乙烯蠟的分子量為1400-8000。其中，改性植物纖維按照如下順序進(jìn)行的步驟制備而成A)將農(nóng)業(yè)廢棄物棉桿切成長20_40mm的棉桿料段，置于爆破器后開啟爆破器壓力閥，通入相對壓力為3. OMPa的飽和水蒸汽，使爆破器內(nèi)的相對壓力達(dá)到2. 5MPa，在此壓力下保持30min，對棉桿材料進(jìn)行汽蒸處理；B)打開爆破器的放料閥，使棉桿材料原料瞬間爆破噴放至常壓接收容器中，產(chǎn)生爆破效應(yīng)，獲得爆破棉桿纖維；C)將爆破棉桿植物纖維漿料置于干燥器內(nèi)在150°C下進(jìn)行干燥處理，制得含水率為7%改性植物纖維。2、將上述所有原料加入到高溫混合機(jī)中進(jìn)行混合，攪拌混勻，反應(yīng)制得木塑混合物料，其中，混合時的攪拌速度為500rpm，混合時間為10分鐘，混合溫度為150°C。3、將木塑混合物料加入到同向平行雙螺桿擠出機(jī)中，擠出，利用橫面切刀切斷，得到木塑復(fù)合材料粒料，其中，螺桿擠出機(jī)的加熱溫度為160°C，轉(zhuǎn)速為60rpm。4、將木塑復(fù)合材料粒料直接用錐形雙螺桿擠出機(jī)擠出生產(chǎn)各種規(guī)格型材，其中螺桿擠出機(jī)的加熱溫度為155°C，轉(zhuǎn)速為lOOrpm。本實施例制備的木塑復(fù)合材料的質(zhì)量性能指標(biāo)參數(shù)，檢測結(jié)果見表1。實施例51、按照如下重量份配比備料改性植物纖維30聚丙烯塑料20馬來酸酐10硬脂酸3抗氧化劑10100.2碳酸鈣10磷酸三(2-氯乙基)酯2其中，所述的聚丙烯(PP)塑料的分子量為10000-300000，熔融指數(shù)(MI，g/10min) 為 0. 2-1。其中，改性植物纖維按照如下順序進(jìn)行的步驟制備而成A)將農(nóng)業(yè)廢棄物棉桿切成長20_40mm的棉桿料段，置于爆破器后開啟爆破器進(jìn)汽閥，通入相對壓力為3. 5MPa的飽和水蒸汽，使爆破器內(nèi)的相對壓力達(dá)到3MPa，在此壓力下保持20min，對棉桿材料進(jìn)行汽蒸處理；B)打開爆破器的放料閥，使棉桿材料瞬間爆破噴放至常壓接收容器中，產(chǎn)生爆破效應(yīng)，獲得爆破棉桿纖維；C)將爆破棉桿纖維置于干燥器內(nèi)在180°C下進(jìn)行干燥處理，制得含水率為6%改性植物纖維。2、將上述所有原料加入到高溫混合機(jī)中進(jìn)行混合，攪拌混勻，反應(yīng)制得木塑混合物料，其中，混合時的攪拌速度為750rpm，混合時間為10分鐘，混合溫度為175°C。3、將木塑混合物料加入到同向平行雙螺桿擠出機(jī)中，擠出，利用橫面切刀切斷，得到木塑復(fù)合材料粒料，其中，螺桿擠出機(jī)的加熱溫度為170°C，轉(zhuǎn)速為lOOrpm。4、將木塑復(fù)合材料粒料直接用錐形雙螺桿擠出機(jī)擠出生產(chǎn)各種規(guī)格型材，其中螺桿擠出機(jī)的加熱溫度為165°C，轉(zhuǎn)速為50rpm。本實施例制備的木塑復(fù)合材料的質(zhì)量性能指標(biāo)參數(shù)，檢測結(jié)果見表1。實施例61、按照如下重量份配比備料
改性植物纖維80聚丙烯塑料70馬來酸酐接枝聚丙烯5硬脂酸鋇10抗氧化劑2640.5抗氧化劑10100.5滑石粉10多聚磷酸銨3
其中，所述的聚丙烯(PP)塑料的分子量為10000-300000，熔融指數(shù)(MI，g/10min) 為0. 2-1 ；馬來酸酐接枝聚丙烯的分子量為12000-300000，接枝率為1. 5-2. 5%，熔融指數(shù) 0. 3-1. 2g/10min ；多聚磷酸銨的氮含量為22% -25%，磷含量彡20%，分子量為> 105。其中，改性植物纖維按照如下順序進(jìn)行的步驟制備而成A)將農(nóng)業(yè)廢棄物棉桿切成長20_40mm的棉桿料段，置于爆破器中后開啟爆破器進(jìn)汽閥，通入相對壓力為4MPa的飽和水蒸汽，使爆破器內(nèi)的相對壓力達(dá)到3. 5MPa，在此壓力下保持lOmin，對棉桿材料進(jìn)行汽蒸處理；B)打開爆破器的放料閥，使棉桿材料瞬間爆破噴放至常壓接收容器中，產(chǎn)生爆破效應(yīng)，獲得爆破棉桿纖維；C)將爆破棉桿纖維置于干燥器內(nèi)在200°C下進(jìn)行干燥處理，制得含水率為5%改性植物纖維。2、將上述所有原料加入到高溫混合機(jī)中進(jìn)行混合，攪拌混勻，反應(yīng)制得木塑混合物料，其中，混合時的攪拌速度為800rpm，混合時間為20分鐘，混合溫度為180°C。3、將混合物料加入到同向平行雙螺桿擠出機(jī)擠出，利用橫面切刀切斷，得到木塑復(fù)合材料粒料，其中，螺桿加熱溫度為175°C，轉(zhuǎn)速為90rpm。4、將復(fù)合材料粒料用注塑成型機(jī)生產(chǎn)各種規(guī)格的板材或型材。本實施例制備的復(fù)合材料的質(zhì)量性能指標(biāo)參數(shù)，檢測結(jié)果見表1。表1木塑復(fù)合材料的性能指標(biāo)檢測結(jié)果
權(quán)利要求
1. 一種木塑復(fù)合材料，包括如下重量份配比的原料改性植物纖維30-80塑料20-70相容劑2-10潤滑劑2-10抗氧化劑0.2-1.0填料5-15阻燃劑2-10
2.如權(quán)利要求1所述的木塑復(fù)合材料，其特征是，所述原料的重量份配比為 改性植物纖維50-70塑料30-50相容劑4-9潤滑劑3-6抗氧化劑0.2-0.3填料10-15阻燃劑2-3
3.如權(quán)利要求1或2所述的木塑復(fù)合材料，其特征是通過對農(nóng)業(yè)廢棄物棉桿進(jìn)行爆破處理獲得所述改性植物纖維。
4.如權(quán)利要求3所述的木塑復(fù)合材料，其特征是，所述爆破處理包括如下順序進(jìn)行的步驟1)將棉桿纖維材料置于爆破器后，向爆破器內(nèi)通入飽和水蒸汽，進(jìn)行汽蒸處理；2)將爆破器的放料閥打開，對棉桿原料進(jìn)行爆破處理，獲得爆破棉桿纖維；3)將爆破棉桿纖維進(jìn)行干燥處理，即得所述改性植物纖維。
5.如權(quán)利要求4所述的木塑復(fù)合材料，其特征是，步驟1)中所述汽蒸處理的相對壓力為l_4MPa，汽蒸處理時間為5-45min。
6.如權(quán)利要求4所述的木塑復(fù)合材料，其特征是，步驟；3)中所述的干燥處理的溫度為 100-2000C，干燥后的改性植物纖維的含水率< 10%。
7.如權(quán)利要求1或2所述的木塑復(fù)合材料，其特征是，所述塑料選自聚乙烯塑料或/和聚丙烯塑料。
8.如權(quán)利要求1或2所述的木塑復(fù)合材料，其特征是，所述相容劑選自馬來酸酐、馬來酸酐接枝聚乙烯、馬來酸酐接枝聚丙烯、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯中的一種或多種。
9.一種如權(quán)利要求1或2所述木塑復(fù)合材料的制造方法，其特征是1)將所述原料混合均勻，得到混合料；幻將混合料擠出成型、模壓成型或注塑成型。
10.一種如權(quán)利要求1或2所述木塑復(fù)合材料的制造方法，其特征是包括如下順序進(jìn)行的步驟1)將所述原料混合均勻，制得木塑混合物料；2)將木塑混合物料加入到螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，得到木塑復(fù)合材料粒料·，3)將木塑復(fù)合材料粒料擠出成型、模壓成型或注塑成型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種木塑復(fù)合材料及其制備方法，本發(fā)明的木塑復(fù)合材料包括如下重量份配比的原料改性植物纖維30-80；塑料20-70；相容劑2-10；潤滑劑2-10；抗氧化劑0.2-1.0；填料5-15；阻燃劑2-10。利用爆破處理方法將木質(zhì)纖維原料棉桿制備成彼此分離的、表面包裹木質(zhì)素的改性植物纖維，然后將改性植物纖維與塑料進(jìn)行復(fù)合，擠出形成成品材料。本發(fā)明解決了木質(zhì)纖維與熱塑性塑料的相容性差的技術(shù)問題，實現(xiàn)了木材纖維和塑料的綜合利用，可代替木材使用，增加了農(nóng)業(yè)剩余物棉桿的附加值。本發(fā)明制造的木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能高，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度及抗沖擊強(qiáng)度強(qiáng)，實現(xiàn)了高性能產(chǎn)品如建筑工程材料的工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C08L51/06GK102352116SQ20111020990
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月26日
發(fā)明者吳玉英, 張學(xué)銘, 李建章, 樊永明 申請人:北京林業(yè)大學(xué)