專利名稱：：用改性木粉和廢舊塑料制備木塑復(fù)合材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及木塑復(fù)合材料制備技術(shù)，具體涉及一種用改性木粉和廢舊塑料制備木塑復(fù)合材料的方法。
背景技術(shù)：
：中國(guó)是一個(gè)木材資源并不豐的國(guó)家，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,木材產(chǎn)量根本滿足不了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，且木材的大量砍伐對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞。為保護(hù)森林資源，尋找新型材料來(lái)替代木材已成為研究的熱點(diǎn)。木塑復(fù)合材料是由塑料與木材、竹材、秸稈等木質(zhì)纖維材料復(fù)合而形成的新型材料，具有塑料與木質(zhì)材料的雙重性能優(yōu)勢(shì)，既有植物的來(lái)源廣、可被環(huán)境消納性和可再生性，又有塑料的質(zhì)輕、耐蟲(chóng)蛀、易加工、力學(xué)性能良好、熱伸縮性和吸水性比木材小等優(yōu)點(diǎn)，可在多種場(chǎng)合替代木材使用。利用木材加工剩余物與廢棄塑料研制開(kāi)發(fā)木塑復(fù)合材料，既能有效解決我國(guó)木材資源緊張的局面，提高木材綜合利用率，又能減少塑料廢棄物對(duì)環(huán)境造成的污染。因此，木塑復(fù)合材料在資源利用與環(huán)境保護(hù)方面都具有突出的優(yōu)勢(shì)而得到迅速發(fā)展。在中國(guó)，回收的廢舊塑料主要是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS)的混合物。由于各種塑料組分之間的相容性差，而且共混物的極性低，與木質(zhì)纖維材料的界面相容性低，制備出的木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能差，尤其是沖擊性能低，不適合生產(chǎn)高性能要求的木塑復(fù)合材料產(chǎn)品。因此，如何改善植物纖維與各種廢棄塑料間的界面粘合作用是利用廢棄塑料制備木塑復(fù)合材料所必須解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明主要根據(jù)表面原位化學(xué)組合的原理采用經(jīng)過(guò)選擇的、具有活性基團(tuán)的、滿足最終改性要求的多種表面改性劑，用固相接枝法在農(nóng)林廢棄物粉末表面進(jìn)行逐層化學(xué)反應(yīng)，依次高密度地鍵接上多種表面改性劑，生成能夠滿足不同使用要求的界面強(qiáng)度和厚度的界面層，使改性粉末與廢棄塑料間的界面粘合作用增強(qiáng)從而提高復(fù)合材料的機(jī)械力學(xué)性能。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)將廢棄農(nóng)林廢棄物破碎后再用磨粉機(jī)磨成細(xì)度為20300目的廢棄物粉末，在11(TC150。C下烘干，使含水量《2%，然后依次加入三種不同的表面改性劑，每種改性物的添加量為2.08.0%，在高速混合機(jī)中逐一與廢棄物粉末進(jìn)行混合，混合時(shí)間均為520min，經(jīng)三次混合后出料制成改性廢棄物粉末。將廢舊塑料清洗、破碎成粒度為212mm的粒料，烘干使其水分含量《2%。按重量百分比將改性廢棄物粉末、廢舊塑料顆粒、潤(rùn)滑劑、發(fā)泡劑及助發(fā)泡劑的混合物加入高速混合機(jī)，在70'C12(TC的條件下高速混合530min后冷卻至溫度低于55'C以下出料，制成專用預(yù)混料。將預(yù)混料用擠出機(jī)擠出成型即得到所需的木塑復(fù)合材料。預(yù)混料的具體比例為改性廢棄物粉末5070%廢舊塑料顆粒2045%潤(rùn)滑劑16%發(fā)泡劑28%助發(fā)泡劑15%所述的廢棄農(nóng)林廢棄物是指木材廢棄物、竹子廢棄物、農(nóng)作物秸稈廢棄物、果殼廢棄物、甘蔗渣廢棄物。所述的廢舊塑料為PVC、PP、PE中的任意一種或其中幾種的任意比例混合物。所述的表面改性劑為馬來(lái)酸酐接枝物、鄰苯二甲酸酐、鈦酸酯、鋁酸酯、異氰酸酯、三異丙基鋁、丁腈橡膠、氯丁橡膠或硅烷類(lèi)偶聯(lián)劑中的六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷、乙烯基三硅烷或氨丙基三乙氧基硅垸的一種。所述的潤(rùn)滑劑為硬脂酸、硬脂酸金屬鹽中的硬脂酸鈉、硬脂酸鍶、硬脂酸^或硬脂酸鋅的一種、石蠟、聚乙烯蠟或聚丙烯蠟等。所述的發(fā)泡劑為碳酸氫鈉、偶氮二甲酰胺或?qū)妆交酋０被逯械囊环N或其中幾種的任意比例混合物。所述的助發(fā)泡劑為氧化鋅、醋酸鋅或碳酸鋅中的一種或其中幾種的任意比例混合物。所述的擠出機(jī)可以為平行雙螺桿擠出機(jī)、單螺桿雙階擠出機(jī)組或錐形雙螺桿擠出機(jī)。擠出成型采用常規(guī)方法，擠出機(jī)機(jī)筒溫度為130195'C，模頭溫度為16020(TC，擠出產(chǎn)物經(jīng)真空定型、冷卻、干燥、牽引、切割成所需產(chǎn)品。按以上工藝生產(chǎn)的木塑復(fù)合材料的技術(shù)指標(biāo)如下表所示:<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>上表中數(shù)據(jù)說(shuō)明本發(fā)明制得的復(fù)合材料具有很高的強(qiáng)度和抗彎、抗沖擊性能，從根本上解決了用廢棄塑料制得的木塑復(fù)合材料力學(xué)強(qiáng)度低的缺點(diǎn)，其中抗沖擊強(qiáng)度的顯著提高有效地解決了原來(lái)產(chǎn)品的脆性問(wèn)題，使產(chǎn)品加工性能大大提高，產(chǎn)品可以用刨、鋸、鑿等加工木材的方式進(jìn)行加工，可以制成不同形狀、滿足不同需求的產(chǎn)品，如各種門(mén)窗、地板、辦公家具、建筑模板、整體樓梯等，應(yīng)用范圍極其廣闊。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是(1)本發(fā)明應(yīng)用表面原位化學(xué)組合法在農(nóng)林廢棄物粉末表面進(jìn)行逐層化學(xué)反應(yīng)，依次高密度地鍵接上兩種以上表面改性物，生成能夠滿足不同使用要求的界面強(qiáng)度和厚度的界面層以適應(yīng)各種聚合物填充改性體系，使合成的改性粉末與各種廢棄塑料之間都具有很強(qiáng)的界面粘合力，復(fù)合材料中木粉的填充量達(dá)50%以上，且產(chǎn)品具有良好力學(xué)性能和加工性能。(2)農(nóng)林廢棄物粉末表面改性劑選擇范圍廣，可以是無(wú)機(jī)物、小分子有機(jī)物、低聚物和大分子高聚物，通過(guò)對(duì)其品種和結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控，可以得到不同性能的產(chǎn)品。(3)本發(fā)明木塑復(fù)合材料的制備工藝簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求低，生產(chǎn)能耗低、產(chǎn)量高、成本低，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。(4)本發(fā)明生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的廢料及被廢棄的產(chǎn)品均可回收直接作為木塑復(fù)合材料的原料再利用，不需要專門(mén)技術(shù)進(jìn)行處理，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，是典型的綠色環(huán)保產(chǎn)品。具體實(shí)施方式實(shí)施例1將廢棄樹(shù)枝除去塵土，破碎后再用磨粉機(jī)磨成細(xì)度為120目的木粉粉末，在1KTC下烘干，使含水量《2%。取500克的已經(jīng)烘干的木粉粉末，依次加入異氰酸酯10克、馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯15克、丁腈橡膠10克，逐一在高速混合機(jī)中與木粉粉末混合5min后出料得到改性木粉粉末備用。將重量比為l:1的PVC與PE的回收塑料清洗、破碎成粒度10mm的粒料，烘干使其水分含量《2%，取450克備用。取上述備用的改性木粉500克與廢舊塑料顆粒450克及潤(rùn)滑劑硬脂酸13克、發(fā)泡劑碳酸氫鈉13克及助發(fā)泡劑氧化鋅18克的混合物加入高速混合機(jī)，在10(TC下高速混合10min后冷卻至55。C出料，制成專用預(yù)混料。將預(yù)混料用平行雙螺桿擠出機(jī)連續(xù)擠出經(jīng)模具冷卻定型后制得所需的木塑復(fù)合材料。所得的材料外觀與木材相似且可用加工木材的方式進(jìn)行加工，測(cè)得的各項(xiàng)產(chǎn)品性能指標(biāo)都在表中所述的范圍之內(nèi)。實(shí)施例2將廢棄毛竹清洗干凈，破碎后再用磨粉機(jī)磨成細(xì)度為100目的竹粉粉末，在13(TC下烘干，使含水量《2%。取600克的已經(jīng)烘干的木粉粉末，然后依次加入鈦酸酯偶聯(lián)劑6克、六甲基二硅氮垸偶聯(lián)劑10克、乙烯-甲基丙烯酸共聚物30克，逐一在高速混合機(jī)中與木粉混合10min后出料得到改性毛竹粉末備用。將重量比為l:1的PVC與PP的回收塑料清洗、破碎成粒度12mm的粒料，烘干使其水分含量《2%，取400克備用。取上述備用的改性木粉600克、廢舊塑料顆粒粉末400克、潤(rùn)滑劑硬脂酸鍶45克、發(fā)泡劑甲苯磺酰氨基脲9克、助發(fā)泡劑碳酸鋅18克，混合后加入高速混合機(jī)，在90'C下高速混合20min后冷卻至5(TC出料，制成專用預(yù)混料。將預(yù)混料用錐形雙螺桿擠出機(jī)連續(xù)擠出經(jīng)模具冷卻定型后制得所需的木塑復(fù)合材料。所得的材料外觀與木材相似且可用加工木材的方式進(jìn)行加工，測(cè)得的各項(xiàng)產(chǎn)品性能指標(biāo)都在表中所述的范圍之內(nèi)。實(shí)施例3將花生殼清洗干凈，破碎后再用磨粉機(jī)磨成細(xì)度為50目的粉末，在120'C下烘干，使含水量《2%。取750克的已經(jīng)烘干的木粉粉末，然后依次加入苯乙烯-馬來(lái)酸酐共聚物25克、鋁酸酯偶聯(lián)劑10克、乙烯基乙氧基硅烷偶聯(lián)劑15克，逐一在高速混合機(jī)中與木粉混合20min后出料得到改性花生殼粉末備用。將重量比為1:1:1的PVC、PE及PP的回收塑料清洗、破碎成粒度小于8mm的粒料，烘干使其水分含量《2%，取300克備用。取上述備用的改性花生殼粉末700克、廢舊塑料顆粒的粒料300克、潤(rùn)滑劑石蠟40克、發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺25克、1:l比例構(gòu)成的助發(fā)泡劑氧化鋅和醋酸鋅混合物50克，混合后加入高速混合機(jī)，在ll(TC下高速混合20min后冷卻至55。C出料，制成專用預(yù)混料。將預(yù)混料用錐形雙螺桿擠出機(jī)連續(xù)擠出經(jīng)模具冷卻定型后制得所需的木塑復(fù)合材料。產(chǎn)品性能指標(biāo)都在表中所述的范圍之內(nèi)。實(shí)施例4將甘蔗渣清洗干凈，破碎后再用磨粉機(jī)磨成細(xì)度為100目的甘蔗渣粉末，在12(TC下烘干，使含水量《2%。取550克的己經(jīng)烘干的甘蔗渣粉末，然后依次加入苯乙烯-馬來(lái)酸酐共聚物33克、鋁酸酯偶聯(lián)劑33克、乙烯基乙氧基硅烷偶聯(lián)劑15.5克，逐一在高速混合機(jī)中與木粉混合10min后出料得到改性甘蔗渣粉末備用。將重量比為2:1:1的PVC、PE及PP的回收塑料清洗、破碎成粒度小于8mm的粒料，烘干使其水分含量《2%，取400克備用。取上述備用的改性甘蔗渣粉末550克、廢舊塑料顆粒的粒料400克及潤(rùn)滑劑聚丙烯蠟50克、發(fā)泡劑碳酸氫鈉35克、助發(fā)泡劑醋酸鋅70克，混合后加入高速混合機(jī)，在110'C下高速混合15min后冷卻至5(TC出料，制成專用預(yù)混料。將預(yù)混料用錐形雙螺桿擠出機(jī)連續(xù)擠出經(jīng)模具冷卻定型后制得所需的木塑復(fù)合材料。所得的材料外觀與木材相似且可用加工木材的方式進(jìn)行加工，測(cè)得的各項(xiàng)產(chǎn)品性能指標(biāo)都在表中所述的范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1、一種用改性木粉和廢舊塑料制備木塑復(fù)合材料的方法，其特征是(1)將廢棄農(nóng)林廢棄物破碎、磨粉、烘干，依次加入三種不同的表面改性劑，并逐一與廢棄物粉末在高速混合機(jī)中進(jìn)行混合，制成改性廢棄物粉末；(2)將廢舊塑料清洗、破碎成粒度為2～12mm的粒料，烘干；按重量百分比將改性廢棄物粉末、廢舊塑料的顆粒、潤(rùn)滑劑、發(fā)泡劑及助發(fā)泡劑的混合物加入高速混合機(jī)，高速混合，冷卻至溫度低于55℃以下出料，制成專用預(yù)混料，預(yù)混料的具體比例為改性廢棄物粉末50～70％廢舊塑料顆粒20～45％潤(rùn)滑劑1～6％發(fā)泡劑2～8％助發(fā)泡劑1～5％。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用改性木粉和廢舊塑料制備木塑復(fù)合材料的方法，其特征是所述的廢棄農(nóng)林廢棄物是指木材廢棄物、竹子廢棄物、農(nóng)作物秸稈廢棄物、果殼廢棄物、甘蔗渣廢棄物。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用改性木粉和廢舊塑料制備木塑復(fù)合材料的方法，其特征是所述的廢舊塑料為PVC、PP、PE中的任意一種或其中幾種的任意比例混合物。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用改性木粉和廢舊塑料制備木塑復(fù)合材料的方法，其特征是所述的表面改性劑為馬來(lái)酸酐接枝物、鄰苯二甲酸酐、鈦酸酯、鋁酸酯、異氰酸酯、三異丙基鋁、丁腈橡膠、氯丁橡膠或硅烷類(lèi)偶聯(lián)劑中的六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧垸、乙烯基三硅垸或氨丙基三乙氧基硅垸的一種。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用改性木粉和廢舊塑料制備木塑復(fù)合材料的方法，其特征是所述的潤(rùn)滑劑為硬脂酸、硬脂酸金屬鹽中的硬脂酸鈉、硬脂酸鍶、硬脂酸鈣或硬脂酸鋅的一種、石蠟、聚乙烯蠟或聚丙烯蠟等。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用改性木粉和廢舊塑料制備木塑復(fù)合材料的方法，其特征是所述的發(fā)泡劑為碳酸氫鈉、偶氮二甲酰胺或?qū)妆交酋０被逯械囊环N或其中幾種的任意比例混合物。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用改性木粉和廢舊塑料制備木塑復(fù)合材料的方法，其特征是所述的助發(fā)泡劑為氧化鋅、醋酸鋅或碳酸鋅中的一種或其中幾種的任意比例混合物。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用改性木粉和廢舊塑料制備木塑復(fù)合材料的方法，其特征是所述的制成專用預(yù)混料時(shí)是在7(TC12(TC的條件下高速混合530min后冷卻至溫度低于55'C以下出料。9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用改性木粉和廢舊塑料制備木塑復(fù)合材料的方法，其特征是所述的表面改性劑與廢棄物粉末逐一混合時(shí)，在高速混合機(jī)中混合時(shí)間均為520min。全文摘要本發(fā)明涉及木塑復(fù)合材料制備技術(shù)，具體涉及一種用改性木粉和廢舊塑料制備木塑復(fù)合材料的方法。其特征是(1)將廢棄農(nóng)林廢棄物破碎、磨粉、烘干，依次加入三種不同的表面改性劑，并逐一與廢棄物粉末在高速混合機(jī)中進(jìn)行混合，制成改性廢棄物粉末；(2)將廢舊塑料清洗、破碎成粒度為2～12mm的粒料，烘干；按重量百分比將改性廢棄物粉末、廢舊塑料的顆粒、潤(rùn)滑劑、發(fā)泡劑及助發(fā)泡劑的混合物加入高速混合機(jī)，高速混合，冷卻至溫度低于55℃以下出料，制成專用預(yù)混料。本發(fā)明制得的復(fù)合材料具有很高的強(qiáng)度和抗彎、抗沖擊性能，其中抗沖擊強(qiáng)度的顯著提高使產(chǎn)品加工性能大大提高，滿足不同需求的產(chǎn)品，應(yīng)用范圍極其廣闊。文檔編號(hào)C08L97/02GK101392099SQ20081007197公開(kāi)日2009年3月25日申請(qǐng)日期2008年10月23日優(yōu)先權(quán)日2008年10月23日發(fā)明者瑋呂,吳欽緣,陳由強(qiáng),陳登龍,陳順玉申請(qǐng)人:福建師范大學(xué)