一種耐老化增強(qiáng)木塑復(fù)合材料及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于木塑復(fù)合材料的制造領(lǐng)域，具體涉及一種通過改變表、芯層的組分制備耐老化增強(qiáng)木塑復(fù)合材料及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]木塑復(fù)合材料是木材(或其他植物纖維)與熱塑性塑料按一定比例混合，并添加助劑，經(jīng)高溫擠壓、成型等工藝制成一定形狀的型材、片材或板材。木塑復(fù)合材料可有效地解決單一原料的某些性能缺陷。生產(chǎn)過程中制成的產(chǎn)品具有與硬木相當(dāng)?shù)目箟?、抗沖擊等物理、機(jī)械性能，可抗強(qiáng)酸堿、耐水、耐腐蝕，耐用性明顯優(yōu)于普通木質(zhì)材料。該復(fù)合材料主要應(yīng)用于托盤、包裝箱、集裝器具等包裝產(chǎn)品，底鋪板、枕木等倉儲用品，室外地板、護(hù)欄、園林椅等戶外用品。對于在室外使用的木塑復(fù)合材料，由于長期暴露容易發(fā)生開裂、褪色等老化現(xiàn)象，此外，由于木材(或其他植物纖維)多為填充效應(yīng)，材料的抗蠕變性能下降，從而縮短使用壽命、限定其使用范圍。所以對傳統(tǒng)的木塑復(fù)合材料進(jìn)行改性，改善其耐老化性、增強(qiáng)其剛度就十分重要。
[0003]目前，國內(nèi)外木塑復(fù)合材料的抗老化方法主要采用在整個木塑復(fù)合材料體系內(nèi)添加紫外光吸收劑、紫外光屏蔽劑等來實現(xiàn)。這種處理存在兩個局限:(I)由于紫外光吸收劑、紫外光屏蔽劑等填料需在整個體系內(nèi)分散，故添加量大，生產(chǎn)成本高；(2)紫外光吸收劑、紫外光屏蔽劑等填料在整個體系內(nèi)的分散性差、相容性差，影響木塑復(fù)合材料的抗老化效果和材料整體的力學(xué)性能。
[0004]共擠技術(shù)是一種使用兩臺或兩臺以上擠出機(jī)通過一個復(fù)合共擠機(jī)頭聯(lián)合在一起，擠出機(jī)分別供給不同的熔融物料，并在復(fù)合機(jī)頭內(nèi)匯合后連續(xù)擠出多層復(fù)合產(chǎn)品，從而實現(xiàn)通過不同的表層與芯層材料的融合，為木塑復(fù)合材料提供不同的性能。芯層往往提供力學(xué)性能，以普通木塑或高填充量木質(zhì)纖維的木塑為主，表層則通過添加不同的助劑賦予木塑復(fù)合材料不同的功能。通過表芯層結(jié)構(gòu)的設(shè)計和組分的變化可以賦予木塑復(fù)合材料不同的功能。
[0005]目前國內(nèi)暫未見到通過在木塑復(fù)合材料的表層添加抗紫外光吸收劑、紫外光屏蔽劑等填料并且采用共擠技術(shù)制備表面抗老化木塑復(fù)合材料的相關(guān)專利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的
[0007]為了克服傳統(tǒng)的木塑復(fù)合材料存在的耐老化性差、抗蠕變性差的缺陷，本發(fā)明提供一種耐老化增強(qiáng)木塑復(fù)合材料，通過材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計和制備方法的改進(jìn)，同步提高木塑復(fù)合材料的耐老化性和剛度。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)解決方案
[0009]本發(fā)明將木塑復(fù)合材料設(shè)計為表芯層結(jié)構(gòu)，表層為耐老化木塑復(fù)合材料層，芯層為納米晶態(tài)纖維素增強(qiáng)的木塑復(fù)合材料層，然后利用共擠技術(shù)同步擠出定型，制成耐老化增強(qiáng)木塑復(fù)合材料。
[0010]—種耐老化增強(qiáng)木塑復(fù)合材料的具體制備方法如下:
[0011](I)按照表層組分的重量百分比，稱取聚烯烴塑料30?70%、木質(zhì)纖維5?30%、紫外光屏蔽劑5?20%、紫外線吸收劑I?6%、潤滑劑I?2%、偶聯(lián)劑2?3%，
[0012](2)按照芯層組分的重量百分比，稱取聚烯烴塑料15?55%、木質(zhì)纖維30?65%、納米晶態(tài)纖維素10?25%、潤滑劑2?3%、偶聯(lián)劑2?4% ；
[0013](3)將上述稱取好的紫外光屏蔽劑噴涂到表層木質(zhì)纖維表面，再與上述步驟(I)稱取好的聚烯烴塑料、紫外線吸收劑、潤滑劑、偶聯(lián)劑分別進(jìn)行初混、干燥，干燥溫度為105°C，干燥時間為2h;
[0014](4)將上述稱取好的納米晶態(tài)纖維素噴涂到芯層木質(zhì)纖維表面，再與上述步驟(2)稱取好的聚烯烴塑料、潤滑劑、偶聯(lián)劑分別進(jìn)行初混、干燥，干燥溫度為105°C，干燥時間為2h；
[0015](5)將上述干燥好的混合物分別置于擠出機(jī)料斗中，其中，表層混合物置于單螺桿擠出機(jī)，機(jī)筒溫度為140?2400C，螺桿轉(zhuǎn)速為5?12r/min，芯層混合物置于雙螺桿擠出機(jī)，機(jī)筒溫度為155?220°C，螺桿轉(zhuǎn)速是4?6r/min，使得原料熔融塑化;然后單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)的熔融塑化產(chǎn)物同步通過模具，由模具擠出定型、冷卻、切割，制成耐老化增強(qiáng)木塑復(fù)合材料。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點
[0017]本發(fā)明所制備的一種耐老化增強(qiáng)木塑復(fù)合材料具備較高的剛度(拉伸彈性模量22500MPa，彎曲彈性模量> 3500MPa)，氙燈加速老化1200h后，色差八已*<15.3，白度&1><18，同時表層具有一定的抗菌性和耐磨性。
【附圖說明】
[0018]附圖1是耐老化增強(qiáng)木塑復(fù)合材料的表芯層結(jié)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0019]實施例1，(I)表層組分按重量百分比稱取67%的聚丙烯、10%的木質(zhì)纖維、19 %的納米晶態(tài)纖維素/氧化鋅膠體(膠體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15?35%)、1%的二苯甲酮、I %的潤滑劑、2%的偶聯(lián)劑；(2)芯層組分按重量百分比稱取19.5%的聚乙烯、65%的木質(zhì)纖維、10%的納米晶態(tài)纖維素(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3?10%)、2%的潤滑劑、3.5%的偶聯(lián)劑；(3)將稱取好的納米晶態(tài)纖維素/氧化鋅膠體噴涂到表層木質(zhì)纖維表面，再與上述步驟(I)稱取好的聚丙烯、二苯甲酮、潤滑劑、偶聯(lián)劑分別進(jìn)行初混、干燥，干燥溫度為105°C，干燥時間為2h; (4)將上述的稱取好的納米晶態(tài)纖維素噴涂到芯層木質(zhì)纖維表面，再與上述步驟(2)稱取好的聚乙烯、潤滑劑、偶聯(lián)劑分別進(jìn)行初混、干燥，干燥溫度為105°C，干燥時間為2h; (5)將上述干燥好的混合物分別置于擠出機(jī)料斗中，其中，表層混合物置于單螺桿擠出機(jī)，機(jī)筒溫度為200°C，螺桿轉(zhuǎn)速為5?12r/min，芯層混合物置于雙螺桿擠出機(jī)，機(jī)筒溫度為155°C，螺桿轉(zhuǎn)速是4?6r/min，使得原料熔融塑化;然后單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)的熔融塑化產(chǎn)物同步通過模具，由模具擠出定型；(6)通過牽引方式冷卻、定型、切割，制成阻燃木塑復(fù)合材料。經(jīng)測試，制備得到的木塑復(fù)合材料拉伸彈性模量2630MPa、彎曲彈性模量3525MPa，氙燈加速老化1200h后，色差 ΔΕ*15.0，白度 AL*17.2。
[0020]實施例2，(I)表層組分按重量百分比稱取66%的聚苯乙烯、5%的木質(zhì)纖維、20%的納米晶態(tài)纖維素/氧化鈦膠體(膠體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15?35%)、5%的二苯甲酮、1%的潤滑劑、3%的偶聯(lián)劑；(2)芯層組分按重量百分比稱取18%的聚乙烯、60%的木質(zhì)纖維、15%的納米晶態(tài)纖維素(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3?10%)、3%的潤滑劑、4%的偶聯(lián)劑；(3)將稱取好的納米晶態(tài)纖維素/氧化鈦膠體噴涂到表層木質(zhì)纖維表面，再與上述步驟(I)稱取好的聚苯乙烯、二苯甲酮、潤滑劑、偶聯(lián)劑分別進(jìn)行初混、干燥，干燥溫度為105°C，干燥時間為2h; (4)將上述的稱取好的納米晶態(tài)纖維素噴涂到芯層木質(zhì)纖維表面，再與上述步驟(2)稱取好的聚乙烯、潤滑劑、偶聯(lián)劑分別進(jìn)行初混、干燥，干燥溫度為1050C，干燥時間為2h; (5)將上述干燥好的混合物分別置于擠出機(jī)料斗中，其中，表層混合物置于單螺桿擠出機(jī)，機(jī)筒溫度為220 V，螺桿轉(zhuǎn)速為5?12r/min，芯層混合物置于雙螺桿擠出機(jī)，機(jī)筒溫度為165 °C，螺桿轉(zhuǎn)速是4?6r/min，使得原料熔融塑化;然后單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)的熔融塑化產(chǎn)物同步通過模具，由模具擠出定型；(6)通過牽引方式冷卻、