一种生物炭改性木塑复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种生物炭改性木塑复合材料，包括以下重量份的物质：聚氯乙烯树脂30～45份、木质纤维10～20份、生物炭10～20份、环保稳定剂2～6份、润滑剂2～3份、偶联剂2～4份，发泡剂3～5份、发泡调节剂4～10份。通过在木塑复合材料的配方体系中引入生物炭，改善生物质纤维与热塑性树脂的界面相容性，显著提高木塑复合材料的力学性能。同时，生物炭是来源于生物质纤维废料高温裂解后的产物，这样也起到变废为宝的效果。本发明专利技术提供的木塑复合材料的制备方法操作简单，对设备要求低，适于工业化生产，具有广阔的市场应用前景。

A Biocharcoal Modified Wood-Plastic Composite and Its Preparation Method

The invention provides a Biocharcoal modified wood-plastic composite material, which includes 30-45 parts of polyvinyl chloride resin, 10-20 parts of wood fiber, 10-20 parts of biochar, 2-6 parts of environmental protection stabilizer, 2-3 parts of lubricant, 2-4 parts of coupling agent, 3-5 parts of foaming agent and 4-10 parts of foaming regulator. By introducing Biocharcoal into the formulation system of wood-plastic composites, the interfacial compatibility between biomass fibers and thermoplastic resins was improved, and the mechanical properties of wood-plastic composites were significantly improved. At the same time, biochar is a product of pyrolysis of biomass fiber waste at high temperature, which also has the effect of turning waste into treasure. The preparation method of the wood-plastic composite material provided by the invention has simple operation, low requirement for equipment, is suitable for industrial production, and has broad market application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种生物炭改性木塑复合材料及其制备方法
本专利技术涉及一种阻燃木塑复合材料，更确切地说，是一种同步共挤无卤阻燃生物炭改性木塑复合材料及其制备方法。
技术介绍
木塑复合材料是由植物纤维粉（木粉、秸秆、林业三剩物等）和热塑性塑料为主要原料，通过物理、化学和生物工程学等高技术工艺制造的一种新型环保复合材料。其零甲醛、耐虫蛀、耐腐蚀、耐化学反应、吸水性小等同时兼具木材和塑料的优点使得其在运输业、室内装修、建筑业、家具制品业、园林景观等领域被广泛应用。但其综合力学性能偏低导致应用领域偏窄，是目前制约木塑复合材料发展的主要因素之一。生物质纤维的亲水性和热塑性树脂的疏水性使两者之间的界面相容性较差，导致其结合力较小，从而引起制品的弯曲强度和冲击强度等力学性能降低。因此需要对生物质纤维和热塑性树脂的界面进行改性，以改善它们之间的相容性，同时，对其进行热传导改善，提高复合材料的性能和耐用性。对于生物质纤维与热塑性树脂的界面相容性的改善，一般有如下方法：通过改变热塑性树脂或生物质纤维的化学结构、微晶形态、表面微观形貌、表面能等未提高其相容性，但该方法势必会造成原料成本的上升。或者，加入一些碳纤维类增强材料来改善木塑复合材料的强度和刚度，尽管改善较为显著，但碳纤维成本较高，不经济。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种生物炭改性木塑复合材料及其制备方法，以解决现有木塑复合材料综合力学性能偏低的问题。本专利技术的技术方案如下：本专利技术一方面提供了一种生物炭改性木塑复合材料，包括以下重量份的物质：聚氯乙烯树脂30～45份、木质纤维10～20份、生物炭10～20份、环保稳定剂2～6份、润滑剂2～3份、偶联剂2～4份，发泡剂3～5份、发泡调节剂4～10份。作为优选，所述木质纤维是木材、稻秸、麦秸、锯末、稻壳中的一种或者多种以任意比混合，粒径为80～150目。作为优选，所述润滑剂是硬脂酸、石蜡中的一种或者两种以任意比混合。作为优选，所述偶联剂是马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、硅皖偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或者多种以任意比混合。作为优选，所述加工助剂是ACR树脂。作为优选，所述发泡剂选择AC发泡剂或碳酸氢钠发泡剂。作为优选，所述生物炭是以农林三剩物为原料在惰性气氛中经过300～450℃处理2～6小时后所得产物。作为优选，所述发泡调节剂选择丙烯酸酯类聚合物。本专利技术另一方面提供一种生物炭改性木塑复合材料的制备方法方法，包括如下步骤：（1）将生物炭及偶联剂按重量比称取后，在105～120℃条件下搅拌10～30分钟，得到改性的生物炭；（2）将热塑性树脂、木质纤维、改性生物炭、稳定剂、润滑剂、偶联剂、发泡剂及发泡调节剂按重量比称取后，在105～120℃条件下搅拌10～20分钟后再冷却至40～60℃得到预混料：（3）将预混料加入挤出机，加热至120～180℃挤出，挤出后经模具成型、牵引和切割得到所述木塑复合材料。作为优选，步骤（3）中，挤出时，挤出机机筒温度130～180℃，模具温度130～200℃，主机转速10～30转/min,喂料转速10～25转/min。本专利技术的有益效果为：本专利技术通过在木塑复合材料的配方体系中引入生物炭，改善生物质纤维与热塑性树脂的界面相容性，显著提高木塑复合材料的力学性能。同时，生物炭是来源于生物质纤维废料高温裂解后的产物，这样也起到变废为宝的效果。本专利技术提供的木塑复合材料的制备方法操作简单，对设备要求低，适于工业化生产，具有广阔的市场应用前景。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。正如
技术介绍
所介绍的，木塑复合材料是由植物纤维粉（木粉、秸秆、林业三剩物等）和热塑性塑料为主要原料，通过物理、化学和生物工程学等高技术工艺制造的一种新型环保复合材料。但其综合力学性能偏低导致应用领域偏窄，是目前制约木塑复合材料发展的主要因素之一。生物质纤维的亲水性和热塑性树脂的疏水性使两者之间的界面相容性较差，导致其结合力较小，从而引起制品的弯曲强度和冲击强度等力学性能降低。因此需要对生物质纤维和热塑性树脂的界面进行改性，以改善它们之间的相容性，同时，对其进行热传导改善，提高复合材料的性能和耐用性。对于生物质纤维与热塑性树脂的界面相容性的改善，一般有如下方法：通过改变热塑性树脂或生物质纤维的化学结构、微晶形态、表面微观形貌、表面能等未提高其相容性，但该方法势必会造成原料成本的上升。或者，加入一些碳纤维类增强材料来改善木塑复合材料的强度和刚度，尽管改善较为显著，但碳纤维成本较高，不经济。本专利技术提供一种生物炭改性木塑复合材料，包括以下重量份的物质：聚氯乙烯树脂30～45份、木质纤维10～20份、生物炭10～20份、环保稳定剂2～6份、润滑剂2～3份、偶联剂2～4份，发泡剂3～5份、发泡调节剂4～10份。所述木质纤维是木材、稻秸、麦秸、锯末、稻壳中的一种或者多种以任意比混合，粒径为80～150目。所述润滑剂是硬脂酸、石蜡中的一种或者两种以任意比混合。所述偶联剂是马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、硅皖偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或者多种以任意比混合。所述加工助剂是ACR树脂。所述发泡剂选择AC发泡剂或碳酸氢钠发泡剂。所述生物炭是以农林三剩物为原料在惰性气氛中经过300～450℃处理2～6小时后所得产物。所述发泡调节剂选择丙烯酸酯类聚合物。本专利技术另一方面提供一种生物炭改性木塑复合材料的制备方法方法，包括如下步骤：（1）将生物炭及偶联剂按重量比称取后，在105～120℃条件下搅拌10～30分钟，得到改性的生物炭；（2）将热塑性树脂、木质纤维、改性生物炭、稳定剂、润滑剂、偶联剂、发泡剂及发泡调节剂按重量比称取后，在105～120℃条件下搅拌10～20分钟后再冷却至40～60℃得到预混料：（3）将预混料加入挤出机，加热至120～180℃挤出，挤出机机筒温度130～180℃，模具温度130～200℃，主机转速10～30转/min,喂料转速10～25转/min，挤出后经模具成型、牵引和切割得到所述木塑复合材料。为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。本专利技术实施例中所用的试验材料均为本领域常规的试验材料，均可通过商业渠道购买得到。实施例1：一种生物炭改性木塑复合材料，包括以下重量份的物质：聚氯乙烯树脂35份、木质纤维15份、生物炭15份、环保稳定剂4份、润滑剂2.5份、偶联剂3份，发泡剂4份、发泡调节剂6份。所述木质纤维是木材、稻秸、麦秸、锯末、稻壳以任意比混合，粒径为110目。所述润滑剂是硬脂酸。所述偶联剂是马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、硅皖偶联剂、铝酸酯偶联剂以任意比混合。所述加工助剂是ACR树脂。所述发泡剂选择AC发泡剂。所述生物炭是以农林三本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物炭改性木塑复合材料，其特征在于：包括以下重量份的物质：聚氯乙烯树脂30～45份、木质纤维10～20份、生物炭10～20份、环保稳定剂2～6份、润滑剂2～3份、偶联剂2～4份，发泡剂3～5份、发泡调节剂4～10份。

【技术特征摘要】
1.一种生物炭改性木塑复合材料，其特征在于：包括以下重量份的物质：聚氯乙烯树脂30～45份、木质纤维10～20份、生物炭10～20份、环保稳定剂2～6份、润滑剂2～3份、偶联剂2～4份，发泡剂3～5份、发泡调节剂4～10份。2.根据权利要求1所述的一种生物炭改性木塑复合材料，其特征在于：所述木质纤维是木材、稻秸、麦秸、锯末、稻壳中的一种或者多种以任意比混合，粒径为80～150目。3.根据权利要求1所述的一种生物炭改性木塑复合材料，其特征在于：所述润滑剂是硬脂酸、石蜡中的一种或者两种以任意比混合。4.根据权利要求1所述的一种生物炭改性木塑复合材料，其特征在于：所述偶联剂是马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、硅皖偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或者多种以任意比混合。5.根据权利要求1所述的一种生物炭改性木塑复合材料，其特征在于：所述加工助剂是ACR树脂。6.根据权利要求1所述的一种生物炭改性木塑复合材料，其特征在于：所述发泡剂选择AC发泡剂或碳酸氢钠发泡剂。7.根据权利要求1所述的一种生物炭改性木...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵悦英，杨明，李冲，王振，化明志，张康乐，
申请(专利权)人：山东霞光集团有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37