專利名稱：利用無機填料降低竹/塑復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種利用無機填料降低竹/塑復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)的方法，屬于竹/塑復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
竹(木)塑復(fù)合材料已經(jīng)逐漸成為一種重要的功能性材料。與傳統(tǒng)的木質(zhì)復(fù)合材料相比，竹(木)塑復(fù)合材料比塑料硬度高，具有熱塑性塑料的加工性的特點，能重復(fù)使用和回收再利用，并可生物降解。熱膨脹性能在機械和熱力學(xué)性能研究中的一項重要的指標(biāo)，其數(shù)值是工程材料設(shè)計中的一個重要參數(shù)。在溫度改變時，材料內(nèi)部的自由體積增加，從而產(chǎn)生熱能，出現(xiàn)熱膨脹現(xiàn)象。線性膨脹系(LTEC)是一個重要的工程設(shè)計參數(shù)，可以用來測量材料隨著溫度升高后的尺寸變化，對材料的使用和開發(fā)都起著至關(guān)重要的作用，在工程材料組裝時顯的尤為重要。影響高聚物熱膨脹系數(shù)的因素有高聚物的密度，結(jié)晶度，晶體尺寸，加工過程(擠出速度，擠出壓力及擠出溫度)等。對于復(fù)合材料而言，除了基體本身的性能外，填料長寬比、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、方向和分布也都對復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)也有一定的影響作用。木材(沿著木材順紋方向)和礦物(如碳酸鈣)的LTEC值約是塑料LTEC值的1/20，生物纖維增強復(fù)合材料的1/10，其垂直于木紋方向(徑向和弦向)的LTEC值與木材的比重成比例，約為沿著木材順紋方向LTEC值的5-10倍。因此，無機礦物與生物纖維可作為降低高聚物熱膨脹系數(shù)的增強材料使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出的是一種利用無機填料降低竹/塑復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)的方法，其目的是降低芯-表結(jié)構(gòu)木塑復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案:利用無機礦物為增強材料降低竹塑復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)的方法；該方法包括如下工藝步驟:
一、取原料，包括:
1)塑料，塑料包括聚乙烯和聚丙烯，聚乙烯和聚丙烯的質(zhì)量百分比為聚乙烯:聚丙烯=1:9 ；
2)沉淀碳酸I丐，以40*1:%質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
3)竹纖維，以40質(zhì)量分?jǐn)?shù)或經(jīng)硅烷處理過的竹纖維，分別以40 質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
4)竹顆粒，以40wt %質(zhì)量分?jǐn)?shù)或經(jīng)娃燒處理過的竹顆粒,分別以40 1:%質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
5)經(jīng)硅烷處理過的竹纖維、經(jīng)硅烷處理過的竹顆粒是由以下方法處理制得:首先將待硅烷處理的竹纖維和竹顆粒在85 ° C下烘干24 h，保證其含水率在2 %以下，同時制備處理液；該處理液由甲醇、純凈水和硅烷溶液組成，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為8.1:0.9:1，其中硅烷溶液是1_氨基_1_氨丙基_ 二甲氧基娃燒含量大于等于60%,娃燒溶液的質(zhì)量為待娃燒處理的竹纖維和竹顆粒質(zhì)量的3 ;然后將干燥好的竹纖維和竹顆粒在室溫25 ° C下浸潰I h;浸潰完成后，將浸潰過的竹纖維和竹顆粒在85° C下烘干24 h后過目100目；二、由單一的填料加入:包括:沉淀碳酸鈣、竹纖維、竹顆?；蚪?jīng)硅烷處理過的竹纖維和經(jīng)硅烷處理過的竹顆粒，其中；竹纖維、竹顆?；蚪?jīng)硅烷處理過的竹纖維和經(jīng)硅烷處理過的竹顆粒，分別以40 1:%質(zhì)量分?jǐn)?shù)增強塑料基體；沉淀碳酸I丐從3 wt %，7wt%，IOwt %15wt%至30wt%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別增強塑料基體；
三、塑化造粒，將上述 原料加入雙螺桿擠出機中，以轉(zhuǎn)速90r/ min、溫度為1550C _180°C進行塑化造粒；
四、制成的基體顆粒，溫度85°C，干燥24h ；
五、試樣制備，經(jīng)干燥后的基體顆粒加入Plus35型注入成型機制樣，注射溫度為1750C，成型溫度68 V，未添加助劑的塑料R-PP&PE基體的試樣注射溫度為180°C，成型溫度 54 °C ;
六、試樣制備完成后，在室溫下冷卻72 ho本發(fā)明的優(yōu)點:通過無機填料的使用，使得竹塑復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)得到降低。本方法操作簡單可行，效果好，可廣泛應(yīng)用于竹(木)塑復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)的改性。
具體實施方式
實施例利用無機礦物為增強材料降低竹塑復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)的方法；包括如下工藝步驟:
一、取原料，包括
1)塑料R-PP&PE，塑料R-PP&PE包括聚乙烯和聚丙烯，聚乙烯和聚丙烯的質(zhì)量百分比為聚乙烯:聚丙烯=1:9 ；
2)沉淀碳酸鈣PCC，以40 七％質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
3)竹纖維RBF，以40wt %質(zhì)量分?jǐn)?shù)或經(jīng)硅烷處理過的竹纖維TRBF，分別以40被％質(zhì)
量分?jǐn)?shù)；
4)竹顆粒GBP，以40wt %質(zhì)量分?jǐn)?shù)或經(jīng)硅烷處理過的竹顆粒TGBP，分別以40被％質(zhì)
量分?jǐn)?shù)；
所述的硅烷處理:經(jīng)硅烷處理過的竹纖維TRBF、竹顆粒TGBP是由以下方法處理制得:首先將待硅烷處理的竹纖維RBF和竹顆粒GBP在85 ° C下烘干24 h，保證其含水率在2 %以下，同時制備處理液；該處理液由甲醇、純凈水和硅烷溶液組成，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為
8.1:0.9:1，其中硅烷溶液是1-氨基-1-氨丙基-三甲氧基硅烷含量大于等于60%，硅烷溶液的質(zhì)量為待硅烷處理的竹纖維RBF和竹顆粒GBP質(zhì)量的3 wt%;然后將干燥好的竹纖維RBF和竹顆粒GBP在室溫25 ° C下浸潰I h ;浸潰完成后，將浸潰過的竹纖維RBF和竹顆粒GBP在85° C下烘干24 h后過目100目；
二、實驗分兩組，其中第一組實驗，由單一的填料加入:包括:沉淀碳酸鈣PCC、竹纖維RBF、竹顆粒GBP或經(jīng)硅烷處理過的竹纖維TRBF和經(jīng)硅烷處理過的竹顆粒TGBP，其中；竹纖維RBF、竹顆粒GBP或經(jīng)硅烷處理過的竹纖維TRBF和竹顆粒TGBP，分別以40 wt %質(zhì)量分?jǐn)?shù)增強R-PP&PE基體；沉淀碳酸鈣PCC從3 wt% , 7wt% , IOwt% 15 丨％至30wt%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別增強R-PP&PE基體；第二組實驗，有機填料和無機填料同時加入，有機填料包括的復(fù)合材料:
1)沉淀碳酸鈣PCC和竹纖維RBF，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為40Wt% ；
2)沉淀碳酸鈣PCC和經(jīng)硅烷處理過的竹纖維TRBF，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為40wt% ；
3)沉淀碳酸鈣PCC和竹顆粒GBP，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為40wt % ；
4)沉淀碳酸鈣PCC和經(jīng)硅烷處理過的竹顆粒TGBP，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為40wt% ；
無機填料沉淀碳酸鈣PCC從6 wt %、12 wt %至18 wt%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別增強R-PP&PE
基體；
三、塑化造粒，將上述原料加入雙螺桿擠出機中，以轉(zhuǎn)速90r/ min、溫度為1550C _180°C進行塑化造粒；
四、制成的基體顆粒，溫度85°C，干燥24h ；
五、試樣制備，經(jīng)干燥后的基體顆粒加入Plus35型注入成型機制樣，注射溫度為1750C，成型溫度68 V，未添加助劑的塑料R-PP&PE基體的試樣注射溫度為180°C，成型溫度 54 °C ;
/K、試樣制備完成后，在室溫下冷卻72 ho表I沉淀碳酸鈣PCC加入量對R_PP&PE/PCC/GBP(TGBP)復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)的影響
權(quán)利要求
1.用無機礦物為增強材料降低竹塑復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)的方法；其特征是該方法包括如下工藝步驟: 一、取原料，包括: 1)塑料(R-PP&PE)，塑料(R-PP&PE)包括聚乙烯和聚丙烯，聚乙烯和聚丙烯的質(zhì)量百分比為聚乙纟布:聚丙纟布=1:9 ； 2)沉淀碳酸鈣(PCC)，以40￥七％質(zhì)量分?jǐn)?shù)； 3)竹纖維(RBF)，以40wt%質(zhì)量分?jǐn)?shù)或經(jīng)硅烷處理過的竹纖維(TRBF)，分別以40界1:%質(zhì)量分?jǐn)?shù)； 4)竹顆粒(GBP)，以40wt %質(zhì)量分?jǐn)?shù)或經(jīng)硅烷處理過的竹顆粒(TGBP)，分別以40界1:%質(zhì)量分?jǐn)?shù)； 5)經(jīng)硅烷處理過的竹纖維(TRBF)、經(jīng)硅烷處理過的竹顆粒(TGBP)是由以下方法處理制得:首先將待硅烷處理的竹纖維(RBF )和竹顆粒(GBP)在85 ° C下烘干24 h，保證其含水率在2 %以下，同時制備處理液；該處理液由甲醇、純凈水和硅烷溶液組成，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為8.1: 0.9: 1，其中娃燒溶液是1-氨基_1-氨丙基_ 二甲氧基娃燒含量大于等于60%,硅烷溶液的質(zhì)量為待硅烷處理的竹纖維(RBF )和竹顆粒(GBP)質(zhì)量的3 wt%;然后將干燥好的竹纖維(RBF )和竹顆粒(GBP)在室溫25 ° C下浸潰I h ;浸潰完成后，將浸潰過的竹纖維(RBF )和竹顆粒(GBP)在85° C下烘干24 h后過目100目； 二、由單一的填料 加入:包括:沉淀碳酸鈣(PCC)、竹纖維(RBF)、竹顆粒(GBP)或經(jīng)硅烷處理過的竹纖維(TRBF)和經(jīng)硅烷處理過的竹顆粒(TGBP)，其中；竹纖維(RBF)、竹顆粒(GBP)或經(jīng)硅烷處理過的竹纖維(TRBF)和經(jīng)硅烷處理過的竹顆粒(TGBP)，分別以40 wt%質(zhì)量分?jǐn)?shù)增強塑料(R-PP&PE)基體；沉淀碳酸鈣(PCC )從3 wt%，7wt%，IOwt% 15wt%至30wt%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別增強塑料(R-PP&PE)基體； 三、塑化造粒，將上述原料加入雙螺桿擠出機中，以轉(zhuǎn)速90r/ min、溫度為1550C _180°C進行塑化造粒； 四、制成的基體顆粒，溫度85°C，干燥24h ； 五、試樣制備，經(jīng)干燥后的基體顆粒加入Plus35型注入成型機制樣，注射溫度為1750C，成型溫度68 V，未添加助劑的塑料R-PP&PE基體的試樣注射溫度為180°C，成型溫度 54 °C ; /K、試樣制備完成后，在室溫下冷卻72 ho
2.用無機礦物為增強材料降低竹塑復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)的方法，其特征是該方法包括如下工藝步驟: 一、取原料，包括: 1)塑料(R-PP&PE)，塑料(R-PP&PE)包括聚乙烯和聚丙烯，聚乙烯和聚丙烯的質(zhì)量百分比為聚乙纟布:聚丙纟布=1:9 ； 2)沉淀碳酸鈣(PCC)，以40￥七％質(zhì)量分?jǐn)?shù)； 3)竹纖維(RBF)，以40wt%質(zhì)量分?jǐn)?shù)或經(jīng)硅烷處理過的竹纖維(TRBF )，分別以40界1:%質(zhì)量分?jǐn)?shù)； 4)竹顆粒(GBP)，以40wt %質(zhì)量分?jǐn)?shù)或經(jīng)硅烷處理過的竹顆粒(TGBP)，分別以40界1:%質(zhì)量分?jǐn)?shù)；所述的硅烷處理:經(jīng)硅烷處理過的竹纖維(TRBF)、竹顆粒(TGBP)是由以下方法處理制得:首先將待硅烷處理的竹纖維(RBF )和竹顆粒(GBP)在85 ° C下烘干24 h，保證其含水率在2 %以下，同時制備處理液；該處理液由甲醇、純凈水和硅烷溶液組成，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為8.1: 0.9: 1，其中娃燒溶液是1-氨基_1-氨丙基_ 二甲氧基娃燒含量大于等于60%,硅烷溶液的質(zhì)量為待硅烷處理的竹纖維(RBF )和竹顆粒(GBP)質(zhì)量的3 wt%;然后將干燥好的竹纖維(RBF )和竹顆粒(GBP)在室溫25 ° C下浸潰I h ;浸潰完成后，將浸潰過的竹纖維(RBF )和竹顆粒(GBP)在85° C下烘干24 h后過目100目； 二、有機填料和無機填料同時加入，有機填料包括的復(fù)合材料: 1)沉淀碳酸鈣(PCC)和竹纖維(RBF)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為40wt % ； 2)沉淀碳酸鈣(PCC)和經(jīng)硅烷處理過的竹纖維(TRBF)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為40wt% ； 3)沉淀碳酸鈣(PCC)和竹顆粒(GBP)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為40wt % ； 4)沉淀碳酸鈣(PCC)和經(jīng)硅烷處理過的竹顆粒(TGBP)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為40wt% ； 無機填料沉淀碳酸韓(P CC)從6 wt%>12 1:%至18 wt%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別增強塑料R-PP&PE 基體； 三、塑化造粒，將上述原料加入雙螺桿擠出機中，以轉(zhuǎn)速90r/ min、溫度為1550C _180°C進行塑化造粒； 四、制成的基體顆粒，溫度85°C，干燥24h ； 五、試樣制備，經(jīng)干燥后的基體顆粒加入Plus35型注入成型機制樣，注射溫度為175°C，成型溫度68 °C，未添加助劑的塑料(R-PP&PE)基體的試樣注射溫度為180°C，成型溫度54 V ； /K、試樣制備完成后，在室溫下冷卻72 ho
全文摘要
本發(fā)明是一種利用無機填料降低竹/塑復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)的方法，包括如下工藝步驟，一、取原料，塑料(聚乙烯和聚丙烯，聚乙烯聚丙烯=19)R-PP&PE、沉淀碳酸鈣PCC、竹纖維RBF竹顆粒GBP和經(jīng)硅烷處理過的竹纖維TRBF和竹顆粒TGBP；二、塑化造粒，原料加入雙螺桿擠出機中以轉(zhuǎn)速90r/min、溫度為155℃-180℃進行塑化造粒；三、制成的基體顆粒在85℃條件下干燥24h；四、試樣制備，五、試樣制備完成后在室溫下冷卻72h。本發(fā)明的優(yōu)點通過無機填料的使用，使得竹塑復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)得到降低。本方法操作簡單可行，效果好，可廣泛應(yīng)用于竹(木)塑復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)的改性。
文檔編號C08L23/06GK103087416SQ20131004177
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月4日
發(fā)明者黃潤州, 吳清林, 張洋, 徐信武, 周兆兵 申請人:南京林業(yè)大學(xué)