一种聚烯烃木塑复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开的一种聚烯烃木塑复合材料按重量份计是由以下组份共混挤出成型：聚烯烃树脂20～80份，植物纤维粉末20～80份，相容剂2～8份，润滑剂1～8份，抗氧剂0.1～1份，且润滑剂中含有季戊四醇四苯甲酸酯。该复合材料的平衡扭矩为3.2~8.4N.M，弯曲强度为30.1~66.3MPa，弯曲模量为0.89~22.6×104MPa。本发明专利技术还公开了其制备方法。由于本发明专利技术木塑复合材料中含有的季戊四醇四苯甲酸酯的酯键与植物纤维的羟基能产生很强的氢键作用，因而不仅能促进植物纤维均匀分散，增加其填充量，降低产品成本，避免产品外观出现缺陷，且能提高熔融挤出效率和改善材料的弯曲和吸水性能，可作为高档的聚烯烃木塑复合材料在室内外装修、建筑业等领域广泛使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于木塑复合材料及其制备
，具体涉及。
技术介绍
众所周知，随着经济的快速发展和人们生活水平的提高，木材需求量越来越大，而树木的生长周期又很长，使得可利用的木材越来越少，因此寻找木材的替代品变得十分急迫。由于木塑复合材料是将木粉与热塑性塑料经高温混炼，通过挤出、模压等方式制成的一种资源循环的绿色环保新材料，其具有木材的可锯、可刨、可钉等优良的加工性能，是木材的良好替代品，因此其不仅被广泛用于建筑行业、家具、汽车、园林、市政工程等领域，且还对节约自然资源、保护生态环境，发展绿色经济，走可持续发展道路，实现了经济和环保的双重效益具有重大意义。现有可广泛用于木塑复合材料的塑料有回收聚乙烯、回收聚丙烯、回收聚乙烯醋酸乙烯酯等热塑性材料，而用于木塑复合材料的天然纤维不仅包括木粉，还包括废旧报纸、植物秸杆等，这些材料既可以降低木塑复合材料的成本，还能提高复合材料的物理机械性能比如硬度、拉伸性能等。木塑复合材料的加工工艺有挤出、注塑等，在挤出和注塑工艺中，由于天然纤维的添加量很大，通常超过 50%,甚至高达65%(Michael Roth et.al.Journal of Analyticaland Applied Pyrolysis.2007, 79: 306 - 312.王乐生，等.新型建筑材料，2010 (7):86 - 88.)，使得木塑复合材料在成型加工时，存在熔融聚合物分子间的摩擦和聚合物熔体与加工设备表面间的摩擦， 前者会增大聚合物的熔融流动粘度，降低其流动性，严重时会导致材料的过热、老化；后者则使聚合物熔体与加工设备及其他接触材料表面间发生粘附，随温度升高，摩擦系数显著增大。这两个因素的共同作用会使木塑复合材料在高温挤出和注塑过程中易出现聚合物降解、木粉烧焦、制品表面质量差，甚至没法加工等问题。为了解决这些问题，现有技术采用的措施是在其中加入润滑剂或润滑体系。诚然恰当的润滑剂或润滑体系不仅可以提高制品质量，还可以提高产量，降低产品的生产成本，但不恰当的润滑剂或润滑体系不仅达不到相应的效果，还会使材料的挤出过程不稳定，产品外观产生鲨鱼皮、边缘锯齿等缺陷，甚而使注塑变得困难、充模不完整、制品表面不光滑等缺陷。因此，选择合适的润滑配方就成为了木塑复合材料加工中成败与否的关键。目前，在木塑复合材料中常用的润滑剂或润滑体系(唐伟家，丁建生，塑木复合材料润滑剂和偶联剂技术进展.世界塑料，2006,24 (11):78-83.)有硬脂酸钙，硬脂酸镁，硬脂酸，石蜡，聚酯蜡，聚丙烯蜡，双酰胺的脂肪酸酯，季戊四醇的脂肪酸酯，甘油的脂肪酸酯及其混合物等，以及硬脂酸锌和N，N’乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)的混合物。但是人们在使用中发现硬脂酸锌-EBS润滑体系与使用了马来酸酐接枝聚烯烃相容剂的体系有冲突，导致不仅会大大地降低偶联效果，同时还会降低聚烯烃木塑复合材料的力学性能，如弯曲强度、弯曲模量等。为此，美国专利N0.7，731，880公开了以EBS单独作为木塑复合材料的润滑剂或用EBS与浮石、滑石粉复配作为木塑复合材料的复合润滑剂，虽然所获得的聚烯烃木塑复合材料的性能优于硬脂酸锌-EBS润滑系统，使弯曲性能和吸水性能都得到了改善，但是其弯曲强度仅提高了 10%，吸水性能也只有百分之几的改善，改进效果极为有限。
技术实现思路
本专利技术目的是针对现有技术存在的问题，首先提供一种聚烯烃木塑复合材料，其弯曲性能和吸水性能均优于现有的聚烯烃木塑复合材料。本专利技术的另一目的是提供一种上述聚烯烃木塑复合材料的制备方法。本专利技术提供的聚烯烃木塑复合材料，其特征在于该木塑复合材料按重量份计是由以下组份共混挤出而成: 聚烯烃树脂20 80份 植物纤维粉末20 80份 相容剂2 8份· 润滑剂1 8份 抗氧剂0.1 I份。以上木塑复合材料中所含的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)和马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)中的一种；所含的润滑剂为季戊四醇四苯甲酸酯或季戊四醇四苯甲酸酯与乙撑双硬脂酸酰胺、乙撑双油酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、季戊四醇油酸酯、甘油醇硬脂酸酯、甘油醇油酸酯、季戊四醇己二酸硬脂酸酯、石蜡、聚酯蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚乙二醇硬脂酸酯或硬脂酸中的任一种所组成的混合物，二者的重量比为1:0.1 1，优选1:0.5 1，其中优选季戊四醇四苯甲酸酯、季戊四醇四苯甲酸酯与乙撑双硬脂酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡的混合物。以上木塑复合材料按重量份计优选由以下组份共混挤出成型: 聚烯烃树脂20 80份 植物纤维粉末20 80份 相容剂2 8份 润滑剂1 8份 抗氧剂0.1 I份以上木塑复合材料中所含的聚烯烃树脂为聚乙烯、聚丙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种，其既可用新料，也可以用回收的废旧料，为了降低成本和环保，优选回收的废旧料。以上木塑复合材料中所含的植物纤维粉末为木粉、竹粉、糠粉、秸杆粉和其它农林废弃物制成的粉末中的一种。以上木塑复合材料中所含的抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂168组成的复合物。本专利技术提供的上述聚烯烃木塑复合材料的制备方法，该制备方法的工艺步骤和条件如下:先将聚烯烃树脂20 80份、干燥至含水量小于1%植物纤维粉末20 80份、相容剂2 8份、润滑剂I 8份、抗氧剂0.1 I份加入高速混合机中预混均匀，然后将预混料置于双螺杆挤出机中，于温度160 190°C挤出造粒，再将造好的粒料置于双螺杆挤出机中，继续于温度160 190°C下挤出成型即得聚烯烃木塑复合材料。其中所用的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯和马来酸酐接枝聚丙烯中的一种；所用的润滑剂为季戊四醇四苯甲酸酯或季戊四醇四苯甲酸酯与乙撑双硬脂酸酰胺、乙撑双油酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、季戊四醇油酸酯、甘油醇硬脂酸酯、甘油醇油酸酯、季戊四醇己二酸硬脂酸酯、石蜡、聚酯蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚乙二醇硬脂酸酯或硬脂酸中的任一种所组成的混合物，二者的重量比为1:0.1 1，优选1:0.5 1，其中优选季戊四醇四苯甲酸酯、季戊四醇四苯甲酸酯与乙撑双硬脂酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡的混合物。以上制备方法中按重量份计各物料的份数优选为:聚烯烃树脂30 70份，植物纤维粉末30 70份，相容剂3 6份，润滑剂3 6份，抗氧剂0.1 I份。以上制备方法中所用的聚烯烃树脂为聚乙烯、聚丙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种，其既可用新料，也可以用回收的废旧料，为了降低成本和环保，优选回收的废旧料。以上制备方法中所用的植物纤维粉末为木粉、竹粉、糠粉、秸杆粉和其它农林废弃物粉末中的一种，优选木粉和竹粉。以上制备方法 中所用的抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂168组成的复合物。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点:1、由于本专利技术提供的聚烯烃木塑复合材料中含有不溶于水，又难溶于脂肪烃和芳香烃溶剂，且耐高温的季戊四醇四苯甲酸酯，该产品的酯键与植物纤维的羟基能产生很强的氢键作用，对植物纤维的浸润性能好，因而能促进植物纤维在聚烯烃树脂中的均匀分散，大大增加植物纤维的填充量，降低产品成本；另外由于润滑剂酯键能与植物纤维产生氢键作用，并且润滑剂的非极性烷基能与聚烯烃很好的相容，从而可以改善木粉与聚烯烃树脂的相容性，使得加工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚烯烃木塑复合材料，该木塑复合材料按重量份计是由以下组份共混挤出而成：其所含的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯或马来酸酐接枝聚丙烯；所含的润滑剂为季戊四醇四苯甲酸酯或季戊四醇四苯甲酸酯与乙撑双硬脂酸酰胺、乙撑双油酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、季戊四醇油酸酯、甘油醇硬脂酸酯、甘油醇油酸酯、季戊四醇己二酸硬脂酸酯、石蜡、聚酯蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚乙二醇硬脂酸酯或硬脂酸中的任一种所组成的混合物，二者的重量比为1:0.1～1，该复合材料的平衡扭矩为3.2~8.4N.M，弯曲强度为30.1~66.3MPa，弯曲模量为0.89~22.6×104MPa。FDA0000282128721.jpg

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉忠，黄鉴前，关雅慧，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51