專利名稱：含有竹材的板狀復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明設(shè)計(jì)一種含有竹材的板狀復(fù)合材料， 更具體地說，涉及一種具有優(yōu)越抗張強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲彈性和耐熱性的含有竹材的板狀復(fù)合材料，其中竹材被粉碎并與熱塑性樹脂例如聚丙烯(P.P)按預(yù)定比例混合，從而成品的薄板為環(huán)境友好型，可回收，并且結(jié)構(gòu)緊密。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)方法中，薄板通過粉碎天然的木材，并將該粉碎后的木材成分和樹脂比如聚丙烯混合。因?yàn)闃淠拘枰獢?shù)十年才能成為成熟木材，所以存在如破壞環(huán)境和材料供給受限的問題。因?yàn)槟静谋旧淼膹?qiáng)度低，在成品之后抗張強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度變差。特別是，由于薄板的厚度必須被加工至滿足產(chǎn)品的特性，比如需要一定強(qiáng)度的汽車內(nèi)部零件，產(chǎn)品會很重。因此，當(dāng)該產(chǎn)品作為汽車內(nèi)部薄板時(shí)，汽油消耗定額降低，工作性能降低，生產(chǎn)成本增加。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述和/或其他問題，本發(fā)明提供了一種含有竹材的板狀復(fù)合材料，其表現(xiàn)出優(yōu)越抗張強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲彈性和耐熱性，且為環(huán)境友好型，可回收，與由木粉和合成樹脂混合制成的傳統(tǒng)薄板相比結(jié)構(gòu)緊密。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種含有竹材的板狀復(fù)合材料包括以重量計(jì)，35.0～65.0％的作為整個復(fù)合材料主要成分的竹材纖維，該竹材纖維大于或等于50％由通過粉碎并切成3～8mm長以具有針狀結(jié)構(gòu)的竹材成分形成；31.0～55.0％的熱塑性樹脂，比如聚丙烯、聚乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚苯乙烯、聚氯乙稀(PVC)或者熱變形溫度等于或大于90℃的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，3.8-9.0％的相容劑馬來酸酐接枝聚丙烯作為輔助材料以增加竹材纖維和耐熱樹脂之間的接合力，以0.05～0.04％的熱穩(wěn)定劑硬脂酸鈣(Ca-st)，0.05～0.2％的苯酚/磷化物作為抗氧劑，該抗氧劑由混合苯酚和磷而成用于抗氧，以及作為顏料的重量百分含量0.1％～0.4％碳黑，作為其他添加劑。
有益效果如上所述，根據(jù)本發(fā)明的該含有竹材的板狀復(fù)合材料等于或大于50％由的竹材成分組成，該竹材成分通過粉碎并切成3～8mm長以形成針狀結(jié)構(gòu)。從而，與傳統(tǒng)的采用木材的薄板相比，薄板的厚度可被降低超過20～30％，所以成品薄板可以制成很薄且工作性能提高。具體地說，雖然產(chǎn)品被做得很薄，主要的強(qiáng)度性能比如抗拉強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲彈性和耐熱性增強(qiáng)。同時(shí)，當(dāng)竹材纖維作為汽車內(nèi)部薄板時(shí)，汽油的消耗改善。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明中，為促進(jìn)與熱塑性樹脂的混合，重量百分含量35.0～60.0％，優(yōu)選38.0～60％，的竹材纖維大于或等于50％由粉碎和切成3～8mm長以具有針狀結(jié)構(gòu)的竹材成分，以及少于50％由粉碎和切成少于3mm或大于8mm長以具有針狀結(jié)構(gòu)的竹材成分組成。
對于本發(fā)明的熱塑性樹脂，例如聚丙烯、聚乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚苯乙烯、聚氯乙稀(PVC)或者熱變形溫度等于或大于90℃的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，的用量為重量百分含量31.0～55.0％。優(yōu)選地，具有等規(guī)結(jié)構(gòu)的高結(jié)晶聚丙烯的重量百分含量為35.5～55.0％，其中甲基團(tuán)設(shè)置在同一方向如下面描述的主鏈 同時(shí)，為了增加竹材纖維和熱塑性樹脂之間或者聚丙烯和聚丙烯之間的耦合力，采用韓國湖南石化公司(Honam Petrochemical Corporation)生產(chǎn)的’CM-1120’或者阿圣特奇公司(Acentech Corporation)生產(chǎn)的’KH-845-4’或者杜李KC有限公司(Doo Lee KC Co.，Ltd)生產(chǎn)的‘SILQUEST-A-151，，這些是結(jié)構(gòu)中末端的官能團(tuán)包括羥基、氨基或者羧基的馬來酸酐接枝聚丙烯，作為相容劑，其重量百分含量為3.8～9.0％，優(yōu)選采用重量百分含量為4.0～6.5％的CM-1120。
對于其他添加劑，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鈣用于熱穩(wěn)定，其用量為重量百分含量0.05-0.04％，優(yōu)選重量百分含量為0.2％。亞洲添加劑公司(AsiaAdditives Corporation)生產(chǎn)的BB021，其添加量為重量百分含量0.05～0.2％，優(yōu)選0.1％。該BB021產(chǎn)品作為苯酚/磷化物抗氧劑，其用量為重量百分含量0.05～0.2％，優(yōu)選重量百分含量0.1％，是通過混合苯酚和磷混合獲得。碳黑作為顏料，其用量為重量百分含量0.1～0.4％，優(yōu)選0.2％。
在含有上述復(fù)合物的本發(fā)明中，為了適合要求高強(qiáng)度同時(shí)又輕的產(chǎn)品，例如作為汽車的內(nèi)部零件，竹材通過粉碎和切成使竹材纖維，使等于或大于50％由的3～8mm長針狀結(jié)構(gòu)竹材成分，小于50％由小于3mm或大于8mm長的針狀結(jié)構(gòu)竹材成分組成。從而，竹材纖維與高結(jié)晶聚丙烯也就是熱塑性樹脂很好地混合。同時(shí)，為了增加竹材纖維和熱塑性樹脂之間的耦合力，作為相容劑，在其末端的官能團(tuán)包括羥基、氨基或者羧基的馬來酸酐接枝聚丙烯作為被接枝有功能團(tuán)的聚丙烯。因此，相比采用粉碎木材的傳統(tǒng)薄板，厚度可較少20～30％或更多，從而成品薄板可以很輕。雖然產(chǎn)品的重量降低，但是主要性能比如抗張強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲彈性和耐熱性增強(qiáng)。
本發(fā)明不限于以下實(shí)施例，因此以下的實(shí)施例不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
實(shí)施例是采用眾所周知的制造薄板的混合和擠壓方法，按照表1所示的比例制造(單位重量百分比％)。比較的例子是作為汽車內(nèi)部薄板的產(chǎn)品，它采用與實(shí)施例同樣的制造方法，根據(jù)表2所示的組分比例。表3顯示了實(shí)施例和比較例子的主要性能分析結(jié)果。
[單位重量百分比％]
[單位重量百分比％]
厚度2.0mm的薄板通過眾所周知的擠壓機(jī)制造，其中，以重量計(jì)，混合49.5％的竹材纖維、45％的高結(jié)晶聚丙烯、5.0％的馬來酸酐接枝聚丙烯(產(chǎn)品名稱CM-1120)、0.2％的熱穩(wěn)定劑硬脂酸鈣、0.1％的抗氧劑(產(chǎn)品名稱BB-021)以及0.2％的作為顏料的碳黑。其中55％竹材纖維具有7mm長的通過粉碎和剪切竹材而成的針狀結(jié)構(gòu)，20％竹材纖維具有10mm長的針狀結(jié)構(gòu)以及25％竹材纖維具有1.5mm長的針狀結(jié)構(gòu)。
厚度2.0mm的薄板通過眾所周知的擠壓機(jī)制造，其中，以重量計(jì)，混合49.5％的竹材纖維、50.0％的高結(jié)晶聚丙烯、4.5％的馬來酸酐接枝聚丙烯(產(chǎn)品名稱CM-1120)、0.2％的熱穩(wěn)定劑硬脂酸鈣、0.1％的抗氧劑(產(chǎn)品名稱BB-021)以及0.2％的作為顏料的碳黑。其中55％竹材纖維具有7mm長的通過粉碎和剪切竹材而成的針狀結(jié)構(gòu)，20％的竹材纖維具有10mm長針狀結(jié)構(gòu)以及25％的竹材纖維具有1.5mm長針狀結(jié)構(gòu)。
作為汽車內(nèi)部薄板的厚度2.0mm的薄板通過眾所周知的擠壓機(jī)制造，其中，以重量計(jì)，混合44.8％的木粉、48.8％的常規(guī)聚丙烯、6.0％的滑石粉、0.2％的抗氧劑(產(chǎn)品名稱BB-021)以及0.2％的作為顏料的碳黑。
ASTM D792[抗張強(qiáng)度測試方法]ASTM D638 ASTM D790[熱變形溫度測試方法]ASTM D648[表3]

如上表所示，對于用同樣制造工藝制造的厚度2.0mm的薄板，與比較例子相比，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1和實(shí)施例2的組合物表現(xiàn)出優(yōu)越的性能。具體地說，實(shí)施例1和2表現(xiàn)出的抗張強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度高于比較例子的兩倍。因此，產(chǎn)品可以制造得很輕，而彎曲強(qiáng)度和熱變形溫度優(yōu)越于比較例子。
工業(yè)適用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明的該含有竹材的板狀復(fù)合材料的等于或大于50％由竹材成分組成，該竹材成分通過粉碎并切成3～8mm長以形成針狀結(jié)構(gòu)。從而，與傳統(tǒng)的采用木材的薄板相比，薄板的厚度可被降低超過20～30％，所以成品薄板可以制成很薄且工作性能提高。具體地說，雖然產(chǎn)品被做得很薄，主要的強(qiáng)度性能比如抗張強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲彈性和耐熱性增強(qiáng)。同時(shí)，當(dāng)竹材纖維作為汽車內(nèi)部薄板時(shí)，汽油的消耗改善。
權(quán)利要求
1.一種含有竹材的板狀復(fù)合材料包括以重量計(jì)，35.0～65.0％的作為整個復(fù)合材料主要成分的竹材纖維，該竹材纖維等于或大于50％由通過粉碎并切成3～8mm長以具有針狀結(jié)構(gòu)的竹材成分形成；31.0～55.0％的熱塑性樹脂，比如聚丙烯、聚乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚苯乙烯、聚氯乙稀(PVC)或者熱變形溫度等于或大于90℃的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，3.8-9.0％的相容劑馬來酸酐接枝聚丙烯作為輔助材料以增加竹材纖維和耐熱樹脂之間的接合力，以0.05～0.04％的熱穩(wěn)定劑硬脂酸鈣(Ca-st)，0.05～0.2％的苯酚/磷化物作為抗氧劑，該抗氧劑由混合苯酚和磷而成用于抗氧，以及作為顏料的重量百分含量0.1％～0.4％碳黑，作為其他添加劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板狀復(fù)合材料，其特征在于作為熱塑性樹脂的所述聚丙烯為具有等規(guī)結(jié)構(gòu)的高結(jié)晶聚丙烯，其中甲基團(tuán)在同一方向如下面描述的主鏈
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板狀復(fù)合材料，其特征在于所述馬來酸酐接枝聚丙烯為末端有官能團(tuán)包括羥基、氨基或者羧基結(jié)構(gòu)的相容劑，該馬來酸酐接枝聚丙烯作為被接枝有功能團(tuán)的聚丙烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板狀復(fù)合材料，其特征在于總體添加劑的使用量占重量百分比0.2～1.0％，總體添加劑可采用或去除熱穩(wěn)定劑硬脂酸鈣(Ca-st)、由混合苯酚和磷而成用于還原的苯酚/磷化物抗氧劑和作為其他添加劑的顏料碳黑其中之一。
全文摘要
一種含有竹材的板狀復(fù)合材料包括以重量計(jì)，35.0～65.0％的作為整個復(fù)合材料主要成分的竹材纖維，該竹材纖維等于或大于50％由通過粉碎并切成3～8mm長以具有針狀結(jié)構(gòu)的竹材成分形成；31.0～55.0％的熱塑性樹脂，比如聚丙烯、聚乙烯、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯(ABS)、聚苯乙烯、聚氯乙稀(PVC)或者熱變形溫度等于或大于90℃的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，3.8－9.0％的相容劑馬來酸酐接枝聚丙烯作為輔助材料以增加竹材纖維和耐熱樹脂之間的接合力，以0.05～0.04％的熱穩(wěn)定劑硬脂酸鈣(Ca－st)，0.05～0.2％的苯酚/磷化物作為抗氧劑，該抗氧劑由混合苯酚和磷而成用于抗氧，以及作為顏料的重量百分含量0.1％～0.4％碳黑，作為其他添加劑。
文檔編號C08K7/02GK1965032SQ200580018403
公開日2007年5月16日 申請日期2005年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月10日
發(fā)明者朱德基 申請人:韓洋素材有限公司