一種耐老化木塑復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及化工材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種耐老化木塑復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 地球上現(xiàn)存的不可再生資源的儲(chǔ)量是非常有限的，隨著塑料工業(yè)的快速發(fā)展，由 塑料制品造成的"白色污染"對(duì)人類的生產(chǎn)和生活環(huán)境帶來(lái)了極大的危害。為了解決原 料短缺和環(huán)境問(wèn)題，人們逐漸把眼光轉(zhuǎn)移到地球上的可再生資源上。植物纖維材料是一種 天然高分子材料，是一種取之不盡、用之不竭的資源。植物纖維用于復(fù)合材料的潛在優(yōu)勢(shì) 越來(lái)越引起人們的注意，它價(jià)格低廉，密度小，具有較高的彈性模量，與無(wú)機(jī)纖維相近，而 它的生物降解性和可再生性是最突出的優(yōu)點(diǎn)。
[0003] 木塑復(fù)合材料是是將植物纖維與塑料進(jìn)行共混擠出得到的一類復(fù)合材料，木塑復(fù) 合材料具有密比性能高、價(jià)格低廉、可以解決由于廢舊塑料無(wú)法回收對(duì)環(huán)境造成污染的問(wèn) 題，并使纖維廢棄資源得到充分利用等優(yōu)點(diǎn)的木塑復(fù)合材料。目前木塑復(fù)合材料已經(jīng)應(yīng)用 于地板、墻板、建筑模板等領(lǐng)域。我國(guó)研究的木塑復(fù)合材料主要是利用木纖維與熱固性塑料 進(jìn)行共混的復(fù)合材料，然而隨著城市化和工業(yè)化的發(fā)展，人類的森林資源越來(lái)越少，木材資 源越來(lái)越珍貴，為了適應(yīng)環(huán)保的要求，近些年來(lái)出現(xiàn)了一些利用廢棄纖維如秸桿、稻草、玉 米桿等廢棄纖維制備木塑復(fù)合材料。由于熱塑性塑料與植物纖維相容性差，界面相互作用 力弱，從而導(dǎo)致其力學(xué)強(qiáng)度相對(duì)較低、耐磨性能低，但也存在一些明顯不足，當(dāng)前木塑復(fù)合 材料如長(zhǎng)期使用，特別是露天使用，容易發(fā)生開(kāi)裂、褪色等老化現(xiàn)象，從而縮短了其使用壽 命、限定了其使用范圍。
[0004] 竹纖維就是從自然生長(zhǎng)的竹子中提取出的一種纖維素纖維，是繼棉、麻、毛、絲之 后的第五大天然纖維。竹材纖維制品的構(gòu)成單元，可為單體纖維細(xì)胞或纖維束。竹纖維具有 良好的透氣性、瞬間吸水性、較強(qiáng)的耐磨性和良好的染色性等特性，同時(shí)又具有天然抗菌、 抑菌、除螨、防臭和抗紫外線功能。竹纖維是一種真正意義上的天然環(huán)保型綠色纖維。目前 主要應(yīng)用在紡織工業(yè)上，很少有應(yīng)用于制備木塑復(fù)合材料的研究報(bào)導(dǎo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明將針對(duì)當(dāng)前木塑復(fù)合材料存在上述問(wèn)題，提供一種以竹粉和廢棄塑料為主 要原料制備一種木塑復(fù)合材料，該木塑復(fù)合材料除具有傳統(tǒng)木塑復(fù)合材料可回收、可再生 等特點(diǎn)外，還具有力學(xué)性能高、耐磨、耐老化、不褪色、不腐爛等特點(diǎn)。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)： 一種耐老化木塑復(fù)合材料，包括以下重量份數(shù)的原料： 竹粉60-90份、廢棄塑料40-50份、聚丙烯15-25份、碳酸鈣晶須8-12份、納米碳酸鈣 3-5份、松香季戊四醇酯2-4份、納米氧化鋅抗菌劑2-4份、3-5份抗氧化劑1070、2-3份光 穩(wěn)定劑622和有機(jī)硅防水劑2-3份。
[0007] 以上所述一種耐老化木塑復(fù)合材料，所述竹粉的粒徑為100-150目。
[0008] -種耐老化木塑復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟： (1) 改性預(yù)處理：將60-90份竹粉、3-5份納米碳酸鈣和2-4份松香季戊四醇酯加入球 磨機(jī)，在轉(zhuǎn)速為100-150r/min下攪拌12-15min，得到改性纖維； (2) 高速混料：將上述改性纖維和剩余各組分原料加入高速混合機(jī)，在轉(zhuǎn)速為200-300 r/min下攪拌8-12min，得到混合物料； (3) 熱壓成型：將混合物料加入熱壓定型機(jī)，在溫度為190-210°C、壓力為ll_13Mpa下 熱壓定型80-100S，即可得到成型木塑復(fù)合材料； (4) 冷卻定型：成型木塑復(fù)合材料自然冷卻至室溫，即可得到木塑復(fù)合材料。
[0009] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果為： (1)本發(fā)明以竹纖維作為主要原料，原料來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉，綜合利用了固體廢棄物， 實(shí)現(xiàn)了資源的可持續(xù)發(fā)展，竹纖維具有良好的透氣性、吸水性、較強(qiáng)的耐磨性和良好的染色 性等特性，同時(shí)又具有天然抗菌、抑菌、除螨、防臭和抗紫外線功能，從而使木塑復(fù)合材料具 有更好的抗菌性、吸水性、耐磨性，不容易出現(xiàn)褪色等老化現(xiàn)象。
[0010] (2)使用廢棄塑料和聚丙烯作為主要原料既可以降低成本，能同時(shí)克服了廢棄塑 料粘結(jié)性低和聚乙烯成本高的問(wèn)題，又解決了廢棄塑料帶來(lái)的"白色污染"問(wèn)題。
[0011] (3)加納米碳酸鈣和松香季戊四醇酯作為改性劑，提高了纖維與塑料的相容性，使 得截面相互作用力增強(qiáng)，提高了木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能，納米碳酸鈣不僅能增強(qiáng)植物纖 維與塑料的相容性，還能有效提高產(chǎn)品的剛、韌性、光潔度以及彎曲強(qiáng)度；改善加工性能，提 高了成型率；改善產(chǎn)品的流變性能、穩(wěn)定性能、耐熱穩(wěn)定性、耐磨性，具有填充及增強(qiáng)、增韌 的作用。
[0012] (4)加入抗菌劑、抗氧化劑、光穩(wěn)定劑和有機(jī)硅防水劑，使得木塑復(fù)合材料具有良 好的耐老化性能、抗氧化性能、穩(wěn)定性和防水性，從而延長(zhǎng)了使用壽命。
[0013] (5)本發(fā)明還具有加工工藝簡(jiǎn)單、加工時(shí)間短、成本低等優(yōu)點(diǎn)，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面將結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明，但不限于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0015] 實(shí)施例1 一種耐老化木塑復(fù)合材料，包括以下重量份數(shù)的原料： 竹粉60kg、廢棄塑料40kg、聚丙稀15kg、碳酸鈣晶須8kg、納米碳酸|丐4kg、松香季戊四 醇酯4kg、納米氧化鋅抗菌劑2kg、3kg抗氧化劑1070、2kg光穩(wěn)定劑622和2kg有機(jī)娃防水 劑 制備方法： (1) 改性預(yù)處理：將60kg竹粉、4kg納米碳酸鈣和3kg松香季戊四醇酯加入球磨機(jī)，在 轉(zhuǎn)速為l〇〇r/min下攪拌15min，得到改性纖維； (2) 高速混料：將上述改性纖維和剩余各組分原料加入高速混合機(jī)，在轉(zhuǎn)速為200 r/min下攪拌12min，得到混合物料； (3) 熱壓成型：將混合物料加入熱壓定型機(jī)，在溫度為190°C、壓力為13Mpa下熱壓定型 100S，即可得到成型木塑復(fù)合材料； (4) 冷卻定型：成型木塑復(fù)合材料自然冷卻至室溫，即可得到木塑復(fù)合材料。
[0016] 實(shí)施例2 一種耐老化木塑復(fù)合材料，包括以下重量份數(shù)的原料： 竹粉80kg、廢棄塑料45kg、聚丙稀20kg、碳酸鈣晶須10kg、納米碳酸|丐5kg、松香季戊四 醇酯5kg、納米氧化鋅抗菌劑4kg、4kg抗氧化劑1070、3kg光穩(wěn)定劑622和3kg有機(jī)娃防水 劑 制備方法： (1) 改性預(yù)處理：將80kg竹粉、5kg納米碳酸媽和5kg松香季戊四醇酯加入球磨機(jī)，在 轉(zhuǎn)速為120r/min下攪拌12min，得到改性纖維； (2) 高速混料：將上述改性纖維和剩余各組分原料加入高速混合機(jī)，在轉(zhuǎn)速為250 r/min下攪拌lOmin，得到混合物料； (3) 熱壓成型：將混合物料加入熱壓定型機(jī)，在溫度為200°C、壓力為IlMpa下熱壓定型 90S，即可得到成型木塑復(fù)合材料； (4) 冷卻定型：成型木塑復(fù)合材料自然冷卻至室溫，即可得到木塑復(fù)合材料。
[0017] 實(shí)施例3 一種耐老化木塑復(fù)合材料，包括以下重量份數(shù)的原料： 竹粉90kg、廢棄塑料50kg、聚丙稀25kg、碳酸鈣晶須12kg、納米碳酸|丐5kg、松香季戊四 醇酯8kg、納米氧化鋅抗菌劑4kg、5kg抗氧化劑1070、3kg光穩(wěn)定劑622和3kg有機(jī)娃防水 劑 制備方法： (1) 改性預(yù)處理：將90kg竹粉、5kg納米碳酸媽和8kg松香季戊四醇酯加入球磨機(jī)，在 轉(zhuǎn)速為150r/min下攪拌12min，得到改性纖維； (2) 高速混料：將上述改性纖維和剩余各組分原料加入高速混合機(jī)，在轉(zhuǎn)速為300 r/min下攪拌8min，得到混合物料； (3) 熱壓成型：將混合物料加入熱壓定型機(jī)，在溫度為210°C、壓力為IlMpa下熱壓定型 80S，即可得到成型木塑復(fù)合材料； (4) 冷卻定型：成型木塑復(fù)合材料自然冷卻至室溫，即可得到木塑復(fù)合材料。
[0018] 表1.本發(fā)明木塑復(fù)合材料的物理性能
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種耐老化木塑復(fù)合材料，其特征在于，包括以下重量份數(shù)的原料： 竹粉60-90份、廢棄塑料40-50份、聚丙烯15-25份、碳酸鈣晶須8-12份、納米碳酸鈣 3-5份、松香季戊四醇酯2-4份、納米氧化鋅抗菌劑2-4份、3-5份抗氧化劑1070、2-3份光 穩(wěn)定劑622和有機(jī)硅防水劑2-3份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種耐老化木塑復(fù)合材料，其特征在于：所述竹粉的粒徑為 100-150 目。3. -種如權(quán)利要求1或2所述耐老化木塑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下 步驟： (1) 改性預(yù)處理：將60-90份竹粉、3-5份納米碳酸鈣和2-4份松香季戊四醇酯加入球 磨機(jī)，在轉(zhuǎn)速為100-150r/min下攪拌12-15min，得到改性纖維； (2) 高速混料：將上述改性纖維和剩余各組分原料加入高速混合機(jī)，在轉(zhuǎn)速為200-300 r/min下攪拌8-12min，得到混合物料； (3) 熱壓成型：將混合物料加入熱壓定型機(jī)，在溫度為190-210°C、壓力為ll_13Mpa下 熱壓定型80-100S，即可得到成型木塑復(fù)合材料； (4) 冷卻定型：成型木塑復(fù)合材料自然冷卻至室溫，即可得到木塑復(fù)合材料。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種耐老化木塑復(fù)合材料及其制備方法，包括以下重量份的組份：竹粉60-90份、廢棄塑料40-50份、聚丙烯15-25份、碳酸鈣晶須8-12份、納米碳酸鈣3-5份、松香季戊四醇酯2-4份、納米氧化鋅抗菌劑2-4份、3-5份抗氧化劑1070、2-3份光穩(wěn)定劑622和有機(jī)硅防水劑2-3份。制備方法包括改性預(yù)處理、高速混料、熱壓成型、冷卻定型工藝步驟。本該木塑復(fù)合材料除具有傳統(tǒng)木塑復(fù)合材料可回收、可再生等特點(diǎn)外，還具有力學(xué)性能高、耐磨、耐老化、成本低廉、不褪色、不腐爛等特點(diǎn)。本發(fā)明還具有加工工藝簡(jiǎn)單、加工時(shí)間短、成本低等優(yōu)點(diǎn)，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
【IPC分類】C08K3/22, C08L101/00, C08K3/26, C08L93/04, C08L23/12, C08K7/08, C08L97/02, C08K13/04
【公開(kāi)號(hào)】CN105062112
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510495394
【發(fā)明人】許超群
【申請(qǐng)人】許超群
【公開(kāi)日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年8月13日