一種聚乙烯基木塑復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高分子復(fù)合材料及其制備方法，特別是涉及一種聚乙烯基木塑復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]木塑復(fù)合材料(Wood-Plastic Composites，簡(jiǎn)稱WPC)是一種將木材或纖維素作為基礎(chǔ)材料與多種塑料制成的復(fù)合材料，它作為新型、價(jià)格低廉的、且可循環(huán)使用的耐久性材料得到人們的認(rèn)可。作為新型的環(huán)保材料，木塑復(fù)合材料不僅可對(duì)木材有效使用，而且還能提高塑料的回收利用，在為人們提供資源的同時(shí)，也能改善環(huán)境污染、資源短缺的問題。木塑復(fù)合材料不僅可以充分利用資源，而且還可以多次使用、回收利用，具有很好的前景。不足的是，木纖維分子內(nèi)存在氫鍵，在加熱混合中它們會(huì)大量聚集一起，容易成團(tuán)，使其不能再塑料基體中均勻分散。除此，在制備復(fù)合材料中，因木材的組分中還有較多的羥基，具有較強(qiáng)的吸水性。這不僅僅降低材料的尺寸性，還影響與非極性憎水的熱塑性塑料基體間的相容性。因此，如何提高木粉與塑料的相容性一直是木塑復(fù)合材料的研究重點(diǎn)及熱點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種聚乙烯基木塑復(fù)合材料及其制備方法:本發(fā)明改善木粉與塑料間的相容性問題，增強(qiáng)木塑復(fù)合材料的韌性。在增加木粉填充量的同時(shí)，保證加工性能和物理機(jī)械性能，改善木塑復(fù)合材料高性能化，提高木塑復(fù)合材料的性價(jià)比，為廢舊塑料和木材廢棄物的再資源化提供更有效、更經(jīng)濟(jì)的方法。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
聚乙烯基木塑復(fù)合材料，按重量份數(shù)計(jì)，由以下組份制成:PE 80?100份，楊木粉60?90份，界面增容劑7?15份，潤(rùn)滑劑2?7份，交聯(lián)劑0.5?3份，偶聯(lián)劑0.5?2份，抗氧劑0.1?1.5份，填料10?30份。通過制備一種界面增容劑，將自制丙烯酸接枝PE和聚乙烯醇按照一定的比例與木粉、塑料基體等其他助劑以一定順序在高混機(jī)共混一段時(shí)間，投入到雙螺桿擠出機(jī)中擠出成型。
[0005]所述的聚乙烯為HDPE，其熔融指數(shù)為1.5?4g/10min。
[0006]所述的楊木粉細(xì)度為60?100目，經(jīng)過干燥處理該木粉中的水分含量小于2%。偶聯(lián)劑則用的是乙烯基三乙氧基硅烷偶聯(lián)劑，用量為0.5?2份。
[0007]所述的交聯(lián)劑為過氧化二異丙苯(DCP)，DCP分子中的0-0鍵的鍵能較弱，受熱易分解產(chǎn)生自由基，引發(fā)HDPE自由基鏈反應(yīng)，在不同或同一碳鏈之間形成化學(xué)鍵，也就是交聯(lián)反應(yīng)，交聯(lián)度增大可形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這樣對(duì)提高木塑復(fù)合材料的強(qiáng)度。
[0008]所述的界面增容劑，先利用溶液法和熔融法制得不同接枝率的丙烯酸接枝PE，分另IJ與聚乙烯醇按照一定比例共混，其比例為1:1?3:1?？偡輸?shù)為7?15份。
[0009]所述的潤(rùn)滑劑為硬脂酸鋅和EBS按照1:1比例復(fù)合配置而成的，總份數(shù)為2?7份。
[0010]所述的抗氧劑是有1010和168按照2:1的比例復(fù)配得到的，總份數(shù)為0.1?1.5份。
[0011]所述的填料是滑石粉、煅燒高嶺土、輕質(zhì)碳酸鈣以及白炭黑中的一種或兩種。
[0012]該方法的制備步驟是按照上述條件比例，先將經(jīng)偶聯(lián)劑處理的木粉、聚乙烯、界面增容劑以及其他填料放入高混機(jī)中在100?120°C混合5?15分鐘，然后將混料加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出造粒，控制加工溫度在150?200°C，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)在50?90轉(zhuǎn)/分，最后使用平板硫化機(jī)進(jìn)行模壓成型。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面通過具體的實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0014]實(shí)例1:
(1)制備界面相容劑
將10克聚乙烯和100毫升二甲苯放入三口瓶中，在120°C下加熱攪拌，待聚乙烯全部溶解后，加入2g丙烯酸。繼續(xù)攪拌十分鐘后，將0.2gBP0溶于10ml的二甲苯置于恒壓滴液漏斗中，并在20分鐘內(nèi)滴完，之后繼續(xù)攪拌，半小時(shí)后停止反應(yīng)。待混合物溫度下降至50°C左右，將其倒入丙酮中，冷卻接近室溫，抽濾并用丙酮洗滌數(shù)次。將產(chǎn)物在90°C下干燥10小時(shí)。將得到產(chǎn)物與聚乙烯醇以2:1比例混合。
[0015](2)制備聚乙烯基木塑復(fù)合材料
一種聚乙烯基木塑復(fù)合材料，按重量份計(jì)，由以下組份制成:HDPE 80份，楊木粉80份(目數(shù)為80目)，乙烯基三乙氧基硅烷偶聯(lián)劑1份(處理木粉)，
硬脂酸鋅2.4份，界面增容劑7?15份，EBS 2.^V，DCP 1份，抗氧劑1010為1份，抗氧劑168為0.5份，輕質(zhì)碳酸鈣10?30份。經(jīng)高速混合機(jī)常溫混合lOmin，然后將混料加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出造粒，控制加工溫度在150?200°C，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)在50?90轉(zhuǎn)/分。
[0016]實(shí)例2:
(1)制備界面相容劑
將10份丙烯酸和1份過氧化二異丙苯混合，并用20份丙酮完全溶解，再將混合液倒入100份均聚PE中，經(jīng)混合機(jī)加熱至80°C混合5min，其混合速度為最后將混合物加入雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出，制得丙烯酸接枝PE，出機(jī)溫度從喂料段到機(jī)頭依次為140°C、140°C、150°C、160°C、170°C、180°C，擠出螺桿擠出螺桿轉(zhuǎn)速為170轉(zhuǎn)/min，喂料速度為10轉(zhuǎn)/min。將得到產(chǎn)物與聚乙烯醇以2:1比例混合制得界面增容劑。
[0017](2)制備聚乙烯基木塑復(fù)合材料
一種聚乙烯基木塑復(fù)合材料，按重量份計(jì)，由以下組份制成:HDPE 80份，楊木粉80份(目數(shù)為80目)，乙烯基三乙氧基硅烷偶聯(lián)劑1份(處理木粉)，
硬脂酸鋅2.4份，界面增容劑7?15份，EBS 2.^V，DCP 1份，抗氧劑1010為1份，抗氧劑168為0.5份，輕質(zhì)碳酸鈣10?30份。經(jīng)高速混合機(jī)常溫混合lOmin，然后將混料加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出造粒，控制加工溫度在150?200°C，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)在50?90轉(zhuǎn)/分，最后使用平板硫化機(jī)進(jìn)行模壓成型。
[0018]一種聚乙烯基木塑復(fù)合材料，按重量份計(jì)，由以下組份制成:HDPE 80份，楊木粉90份(目數(shù)為80目)，乙烯基三乙氧基硅烷偶聯(lián)劑1份(先處理木粉)，
硬脂酸鋅2.4份，界面增容劑7?15份，EBS 2.^V，DCP 1份，抗氧劑1010為1份，抗氧劑168為0.5份，輕質(zhì)碳酸鈣10?30份。經(jīng)高速混合機(jī)常溫混合lOmin，然后將混料加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出造粒，控制加工溫度在150?200°C，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)在50?90轉(zhuǎn)/分，最后使用平板硫化機(jī)進(jìn)行模壓成型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種聚乙烯基木塑復(fù)合材料，按重量份計(jì)，由以下組份制成:PE80?100份，楊木粉80?120份，界面增容劑7?15份，潤(rùn)滑劑2?7份，交聯(lián)劑0.5?3份，偶聯(lián)劑0.5?2份，抗氧劑0.1?1.5份，填料30?80份，經(jīng)高速混合、擠出造粒、擠出成型，得到聚乙稀木塑復(fù)合材料。2.如權(quán)利要求1所述的一種聚乙烯基木塑復(fù)合材料，其特征在于所述的聚乙烯為HDPE，其熔融指數(shù)為1.5?4 g/10min。3.如權(quán)利要求1所述的一種聚乙烯基木塑復(fù)合材料，其特征在于所述的楊木粉細(xì)度為60?100目，經(jīng)過干燥處理該木粉中的水分含量小于2%，偶聯(lián)劑則用的是乙烯基三乙氧基硅烷偶聯(lián)劑，用量為0.5?2份。4.如權(quán)利要求1所述的一種聚乙烯基木塑復(fù)合材料，其特征在于所述的界面增容劑為利用溶液法和熔融法制得的不同接枝率的丙烯酸接枝PE，分別與聚乙烯醇按照一定比例共混，其比例為1:1?3:1，總份數(shù)為7?15份。5.如權(quán)利要求1所述的一種聚乙烯基木塑復(fù)合材料，其特征在于所述的交聯(lián)劑為過氧化二異丙苯(DCP)。6.如權(quán)利要求1所述的一種聚乙烯基木塑復(fù)合材料，其特征在于所述的潤(rùn)滑劑為硬脂酸鋅和EBS的一種或兩種，總份數(shù)為2?7份。7.如權(quán)利要求1所述的一種聚乙烯基木塑復(fù)合材料，其特征在于所述的抗氧劑是有1010和168按照2:1的比例復(fù)配得到的，總份數(shù)為0.1?1.5份。8.如權(quán)利要求1所述的一種聚乙烯基木塑復(fù)合材料，其特征在于所述的填料是滑石粉、煅燒高嶺土、輕質(zhì)碳酸鈣以及白炭黑中的一種或兩種。9.一種聚乙烯基木塑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述方法包括以下制備步驟: 按照上述比例先將經(jīng)偶聯(lián)劑處理的木粉、聚乙烯、界面增容劑以及其他填料放入高混機(jī)中在100?120°C混合3?10分鐘，然后將混料加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出造粒，控制加工溫度在150?210°C，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)在50?90轉(zhuǎn)/分。
【專利摘要】一種聚乙烯基木塑復(fù)合材料制備的方法，涉及一種高分子材料及其制備方法，組分和重量份數(shù)為：PE80～100份，楊木粉80～120份，界面增容劑7～15份，潤(rùn)滑劑2～7份，交聯(lián)劑0.5～3份，偶聯(lián)劑0.5～2份，抗氧劑0.1～1.5份，填料30～80份，經(jīng)高速混合、擠出造粒、擠出成型，得到聚乙烯木塑復(fù)合材料。本發(fā)明一方面通過制備一種界面增容劑，將丙烯酸接枝PE和聚乙烯醇以最佳比例混合，進(jìn)而增強(qiáng)木粉與PE之間的相容性。另一方面引發(fā)HDPE自交聯(lián)反應(yīng)，提高木塑復(fù)合材料的強(qiáng)度，在降低生產(chǎn)成本的同時(shí)，提高了產(chǎn)品的性能，拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域。
【IPC分類】C08L51/06, C08L29/04, C08K5/5425, C08K5/098, C08K13/02, C08L23/06, C08K5/14, C08K3/26, C08L97/02
【公開號(hào)】CN105440399
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510877921
【發(fā)明人】梁兵, 梁爽
【申請(qǐng)人】沈陽(yáng)化工大學(xué)
【公開日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年12月4日