專利名稱：一種改性木塑復合材料其用途及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種改性木塑復合材料，更確切地說涉及一種隔音；隔熱，密封性好，強度高，耐候性好的改性復合材料，本發(fā)明還涉及上述復合材料的用途及該材料的制造方法。
最近幾年，木塑復合技術的研究已成為國內(nèi)外同行業(yè)研究的熱點。然而現(xiàn)有的木塑產(chǎn)品性能偏低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，所以在現(xiàn)有技術中，木塑復合材料中木粉的含量均在40％以下，因而木塑復合材料的性能不理想，材料的性能更象塑料而不象木材，如果木粉含量增加到50％以上，其加工性能、強度都會有所改善，但由于木粉和塑料間的相界面結合強度低，造成產(chǎn)品力學性能低，因而導致產(chǎn)品質(zhì)量無法滿足使用要求。而在木塑門窗型材、建筑模板及其它高檔木塑產(chǎn)品方面，目前尚未能夠提供合格的產(chǎn)品。
經(jīng)對發(fā)明的技術檢索，查到了國內(nèi)外有關的公開發(fā)明專利。一項為“木塑組合物”(申請?zhí)枮?01026395)，其塑料限于再生塑料，其原料中植物纖維顆粒與塑料原料的處理及采用的設備工藝是常規(guī)的混合和壓制，因此其產(chǎn)品未能實際應用。另一項為“木粉填充PVC制品’(申請?zhí)枮?01299352)，其中木粉含量小于40％。還有一項專利“木質(zhì)塑料”(申請?zhí)?4113968.9)，是利用模壓或注塑法生產(chǎn)，但沒能解決木粉塑料間相界面結合強度低的問題，總之，產(chǎn)業(yè)上一直期待力學性能好，外觀和加工性能更接近于木材的木塑產(chǎn)品的出現(xiàn)。
本發(fā)明是通過以下的組合物實現(xiàn)上述目的的，該組合物包括(重量百分比)木粉55％-70％；苯乙烯和丙烯酸甲酯混合單體2.0～8％(重量比1∶2)選自PVC、PP、PE中的任一種塑料25～35％二鹽基亞磷酸鉛0.5～2.0％二鹽基硬酯酸鉛0.2～1.5％硬酯酸鉛0.2～1.5％硬酯酸鈣；1.5～1.5％ACR-201(或401)1.0～3.0％碳酸鈣1.0～10.0％高分子蠟0.1～2.0％顏料微量為能更好的提高上述組合物的抗沖擊強度和熱穩(wěn)定性及產(chǎn)品的光潔度上述組合物中可以加入三鹽基硫酸鉛＞0～1.5％，CPE＞0～4.0％，石蠟＞0～1.0％，氧化聚乙烯蠟＞0～1.0％。
上述組合物的制備是分兩步驟進行的，具體方法如下將以木纖維為主要成分的廢木材、樹枝、竹子、稻殼、花生殼及植物桔桿等物質(zhì)破碎至小于30mm后，再經(jīng)磨粉機磨成細度30目～300目的木粉，經(jīng)吹熱風及110℃～150℃烘干，使水分≤2％，然后加入2.0-8.0％(重量比1∶2)接枝劑苯乙烯和丙烯酸甲酯，在高速混合機中混合至5～20分鐘出料，成為改性木粉，其已接枝的木粉為木粉總量的40％。
該塑料組分可以用新型塑料樹脂或廢塑料顆粒，也可以新、舊塑料混用。塑料的種類可以為PVC、PP、PE等，廢舊塑料經(jīng)清洗、破碎、烘干處理將所用的塑粉制成粒度為2～12mm的粒料，使其水分含量≤2％。
將50-70％(重量百分比，以產(chǎn)品的總重量為基準下同)，改性木粉與塑料組分及其它助劑加入高速混合機，轉(zhuǎn)速800-1200rpm，高速混合5～20分鐘后，卸料至低速冷混機，冷混機筒壁內(nèi)通入低于25℃的冷卻水，待料溫低于55℃出料，制成專用預混料。將預混料加入異向雙螺桿排氣技出機進行連續(xù)擠出，在擠出機中，物料溫度可達170～198℃，壓強可達20Mpa～37Mpa，在高溫、高壓及高剪切力作用下，所加的接枝劑在木粉表面及塑料高分子鏈上形成接枝鏈，接枝鏈之間形成物理及化學纏結，從而顯著提高了木粉與塑料間的粘接力，在高溫下經(jīng)模具冷卻定型，制得高強度及高抗沖擊性的新型材料。
上述組合物中，除木粉及塑料外，苯乙烯和丙烯酸甲酯為熱接枝單體，二鹽基亞磷酸鉛、三鹽基硫酸鉛、二鹽基硬酯鉛為熱穩(wěn)定劑，硬酯酸鉛、硬酯酸鈣和高分子蠟為潤滑劑，CPE為抗沖擊改性劑，ACR-201或401為加工助劑，碳酸鈣為補強填料。
其中定型模具采取真空吸附式，冷卻定型水溫為10℃～20℃；擠出機機筒溫度為130C～195℃，模頭溫度為160℃～200℃，排氣真空負壓為-0.05Mpa～-0.1Mpa。
也可以將上述預混料加入單螺桿擠出機先進行造粒，再加入排氣擠出機擠出制品。其中單螺桿擠出機機簡各段溫度為120℃～180℃，模頭溫度為150℃～200℃。
按以上工藝生產(chǎn)的改性木塑材料，生產(chǎn)出各種產(chǎn)品，其性能完全達到木塑門窗，建筑模板及其它高檔木塑產(chǎn)品的要求。本發(fā)明的木塑復合材料技術指標參見表1。
測試數(shù)據(jù)如下


通過上表可以看出經(jīng)改性的復合材料具有很高的強度和抗彎和抗沖擊性能，此外本發(fā)明的材料的外觀近似木材，而且可以用刨、鋸，鑿等加工木材的方式加工，從而使該復合材料具有隔熱、隔音、耐候性好，不腐蝕，耐環(huán)境應力等優(yōu)點，從根本上解決了已往木塑技術的產(chǎn)品力學強度低的缺點，其中抗沖擊強度的顯著提高有效解決了原來產(chǎn)制品的脆性問題，使木塑復合技術轉(zhuǎn)化為實際的高性能商品。而且該木塑復合材料生產(chǎn)能耗低，生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢料可全部回收再利用，無環(huán)境污染，是典型的綠色環(huán)保產(chǎn)品。利用該木塑復合材料可制成各種復雜形狀、尺寸穩(wěn)定異型工程材料，如門窗用型材、建筑模板、墻體隔板、整體樓梯等等；對于強度要求較低的制品如地板材料、辦公家具、公園坐椅、圍欄等，都可開發(fā)制作，其應用范圍極其廣闊。
下面通過實施例進一步說明本發(fā)明。
實施例1將廢樹枝除去塵土，經(jīng)磨粉機磨成細度為60目～100目的木粉，經(jīng)110℃～150℃烘干，水分≤2％；再和4％的苯乙烯和丙烯酸甲酯(重量比1∶2)的混合物一起，在高速混合機中混合至8分鐘出料，成為改性木粉。
取重量比為1∶1的PVC塑料與回收的PVC塑料，所述的回收PVC塑料經(jīng)清洗、破碎、烘干處理后，制成水分含量≤2％、粒度小于12mm的粒料。
將原料重量配比為(以產(chǎn)品總重量為基準)木粉59％。
苯乙烯和丙烯酸甲酯混合單體4％(重量1∶2)
PVC塑料26％二鹽基亞磷酸鉛1.0％三鹽基硫酸鉛0.5％二鹽基硬醋酸鉛；0.1％硬酯酸鉛0.3％硬酯酸鈣0.6％CPE3.0％ACR-2012.0％碳酸鈣3.0％高分子蠟0.2％石蠟0.3％的原料加入高速混合機，轉(zhuǎn)速800-1200rpm，高速混合10分鐘；卸料至低速冷混機，冷混機簡壁內(nèi)通入20℃的冷卻水，待料溫低于55℃出料，制成專用預混料，將預混料加入異向雙螺桿排氣擠出機進行連續(xù)擠出，經(jīng)板材模具冷卻定型制得人造板材，其中采取真空吸附式定型模具，冷卻定型水溫為10℃～18℃；擠出機機筒溫度為130℃～195℃，模頭溫度為I60℃～200℃，然氣真空負壓為一006MPa～-0.09Mpa。
測試數(shù)據(jù)如下

所得板材外觀與木材相似且可用加工木材的方式進行加工。
實施例2將干毛竹清理干凈，破碎至30mm以下粒度，經(jīng)磨粉機磨成細度60目～100目的毛竹粉，經(jīng)110℃～150℃烘干，使水份≤2％后加入的苯乙烯和丙烯酸甲酯混合物體，在高速混合機中混合15分鐘出料，得到改性毛竹粉。
塑料組分采用PP塑料樹脂。
將原料重量配比為(以產(chǎn)品總重量為基準)毛竹粉66％；苯乙烯和丙烯酸甲酯混合物(重量比為1∶2)5％無規(guī)PP新料23％硬酯酸鈣0.6％碳酸鈣 2.5％石蠟0.8％將表面處理后原料與塑料組分及其它助劑加入高速混合機，轉(zhuǎn)速800-1200rpm，高速混合18分鐘，卸料至低速冷混機，冷混機筒壁內(nèi)通入20℃的冷卻水，待料溫低于55℃出料，制成預混料，將預混料加入排氣擠出機進行連續(xù)擠出，經(jīng)模具冷卻定型制得人造木材，可用于制作餐桌面板、浴室隔墻板，游泳池地板等等。采取真空吸附式定型模具，冷卻定型水溫為14℃～20℃；擠出機機筒溫度為160℃～210℃，模頭溫度為190℃～230℃，排氣真空負壓為-0.04MPa～-0.1Mpa。
測試數(shù)據(jù)如下

所得板材外觀極似木材，且可用加工木材的方法及對其加工。
權利要求
1.一種改性木塑復合材料，其特征為該組合物包括木粉55％-70％；苯乙烯和丙烯酸甲酯混合單體2.0～8％(重量比1∶2)；選自PVC、PP、PE中的任一種塑料25～35％；二鹽基亞磷酸鉛0.5～2.0％；二鹽基硬酯酸鉛0.2～1.5％；硬酯酸鉛0.2～1.5％；硬酯酸鈣；1.5～1.5％；ACR-201(或401)1.0～3.0％；碳酸鈣1.0～10.0％；高分子蠟0.1～2.0％；
2.根據(jù)權利要求1所述的木塑復合材料，其特征為除上述組份外還可以加入三鹽基硫酸鉛＞0～1.5％，CPE＞0～4.0％，石蠟＞0～1.0％，氧化聚乙烯蠟＞0～1.0％。
3.一種權利要求1或2的改性木塑復合材料的制備方法，其特征為所述的復合材料是分兩步生產(chǎn)的，1)將細度30目～300目的木粉，經(jīng)吹熱風及110℃～150℃烘干，使水分≤2％，然后加入2.0-8.0％的接枝劑苯乙烯和丙烯酸甲酯(重量比1∶2)，在高速混合機中混合5～20分鐘出料，成為改性木粉。2)將50-70％(重量百分比，以產(chǎn)品的總重量為基準下同)的，所述改性木粉與25-35％的水分≤2％，粒度為2-12mm的選取自PVC、PP、PE塑料組分及上述其它助劑加入高速混合機，以轉(zhuǎn)速800-1200rpm，高速混合5～20分鐘后，卸料至筒壁內(nèi)通入低于25℃的冷卻水的低速冷混機中，待料溫低于55℃出料，制成預混料。將該預混料加入擠出設備連續(xù)擠出，在高溫下經(jīng)模具冷卻定型。
4.根據(jù)權利要求3所述的改性復合材料的制備方法，其特征為在擠出設備中，物料溫度為170～198℃，壓強為20Mpa～37Mpa
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改性木塑復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，用專用接技劑對木粉及塑料表面進行接枝改性處理，有效增強木粉和塑料間的界面強度，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)各種高性能復合材料。其中木粉成分含量超過50％。該發(fā)明通過木粉與塑料表面的接枝處理，顯著提高了復合材料的拉伸強度、抗彎強度及抗沖擊強度，可以實現(xiàn)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C08L97/00GK1445285SQ0210443
公開日2003年10月1日 申請日期2002年3月14日 優(yōu)先權日2002年3月14日
發(fā)明者韓修智, 趙永生, 許志剛, 米春艷 申請人:北新建材(集團)有限公司