专利名称：：一种低吸水率的聚烯烃木塑复合材料的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种低吸水率的聚烯烃木塑复合材料，具体为一种以农林废弃物和废旧塑料为主要原料制备的一种低吸水率的聚烯烃木塑复合材料。(二)
背景技术：
：木塑复合材料(Wood-PlasticComposites,简称WPC)是以植物纤维粉和塑料为主要原料,再加入少量偶联剂和其它添加剂，采用高温挤出(或注塑、压制等)成型法制备的一种外观和性能类似于天然木材的新型复合材料，其产品主要用作天然木材的替代品。制备木塑复合材料所用的植物纤维粉主要为农林废弃物，如木粉、竹粉、糠粉、农作物秸秆粉等；所用的塑料主要为废旧热塑性塑料，如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等。开发木塑复合材料有利于农林废弃物和废旧塑料的综合利用和治理环境污染，有利于緩解木材日趋紧张的压力和减少森林欲伐，这对于当前的环境保护和建设节约型社会具有重要的意义。因此，近年来，木塑复合材料的产业化和应用开发得到了广泛重视和快速发展。木塑复合材料的一个非常重要应用是作为木材的替代品广泛用作户外建材和户外装饰材，如户外地板、栅栏、露台、凉亭、栈桥、水上通道、露天座椅、高速公路隔音墙、海边地板、花箱、园林景观等。这些木塑复合材料的吸水率必须非常低，如果吸水率偏高，就会在户外环境中产生一系列问题如吸7K后耐真菌腐朽性能降低，材料中的木粉易发霉、腐烂，耐冻融稳定性变差，吸水后机械强度显著下降，等等。一些早期的研究认为，由于木塑复合材料中的植物纤维被塑料包覆,木塑复合材料的吸水率相当低(如<1%)，因此，早期人们曾宣称木塑复合材料不吸水、不发霉、不腐烂，结果对如何降低木塑复合材料的吸水率没有引起足够的重视。但是，近年来木塑复合材料经过了大量的实际应用后，人们发现一般的木塑复合材料在户外使用中会有较明显的发霉、腐烂、吸水后强度降低，甚至吸水变形开裂等。这是因为早期报道的木塑复合材料吸水率数据是在吸水时间较短的时间(如24h)下测定的，此时木塑复合材并+吸水并没有达到饱和。近来的研究(包括本发明者对国内外各种木塑复合材料吸水率的研究)表明，木塑复合材料的吸水速率远低于木材，特别是其吸收的水份向材料内部迁移的速率非常慢，但其饱和吸水率实际上并不低，植物纤维粉含量较高时尤其如此。如果将木塑复合材料薄片表面打磨后长时间地浸入水中(如二个月以上)，一般木塑复合材料的总吸水率可达10°/。左右，结果造成木塑复合材料的表面易发霉、腐烂、冻熔破坏，至使强度降低、使用寿命缩短等等。因此，降低现有木塑复合材料的吸水率是一个非常重要的技术问题，应该引起足够的重视。目前生产上降低木塑复合材料吸水率的一般方法主要有两种一种方法是降低植物纤维粉的含量，另一种方法是添加偶联剂(或相容剂)。但是，降低植物纤维含量会增加成本，并使木塑复合材料的外观木质感变差；而添加偶联剂不仅会增加成本，而且降低吸水率相当有限。结果使得现有的木塑复合材料的植物纤维粉含量不高(<60°/。)，且木塑产品的实际饱和吸水率偏高(24h吸水率不高，但吸水时间较长后，吸水率就较大了)，这可能是当前木塑复合材料在户外使用较长时间后易发霉、腐烂的重要原因。
发明内容本发明要解决的技术问题是采用新的方法来显著降低现有木塑复合材料产品的吸水率，提供一种低吸水率的聚烯烃木塑复合材料，特别是提供一种物纤维含量较高、同时吸水率很低的聚烯烃木塑复合材料，使其在户外的使用性能更好、寿命更长。本发明采用的技术方案是一种低吸水率的聚烯烃木塑复合材料，以改性植物纤维和改性塑料为主要原料制备得到；所述改性植物纤维制备方法包括100质量份的干燥植物纤维粉与110质量份的干性油在混合机中升温至9010(TC充分混合后，静置冷却至干性油固化，得到所述改性植物纤维；所述干性油为亚麻油、梓油、桐油、苏籽油或巴西果油中的一种或两种以上的混合；所述改性塑料由如下方法制备得到取100质量份热塑性塑料，将1~5质量^f分的复合改性单体和0.1-0.5质量份的引发剂加入至热塑性塑料中，混匀，将混合料加入挤出机于170190。C下挤出造粒，得到改性塑料；所述复合改性单体为马来酸酐或马来酸酐与下列之一或其中两种以上的混合苯乙烯、丙烯酸、曱基丙烯酸、甲基丙烯酸曱酯、丙烯晴；所述引发剂为下列之一或其中两种以上的混合过氧化异丙苯(DCP)、过氧化苯曱酰(BPO)、二叔丁基过氧化氢(DTBP)、叔丁基过氧化氢(TBHP)。干性油，是指涂布成膜后在空气中于室温下就能干燥成固体膜的油脂，其碘价〉170。本发明关键在于对制备木塑复合材料的主要原料——植物纤维粉和塑料进行了改性处理，利用干性油对植物纤维粉进行处理，制得改性植物纤维可降低吸水率，并且使木塑复合材料具有防霉、防腐性能；对塑料进行接枝改性,其作用是降低吸水率,且显著提高木塑复合材料的力学强度。木塑复合材料中植物纤维粉和塑料的用量，以及添加剂的种类和用量，均参照本领域常规木塑复合材料组成。优选的，所述聚烯烃木塑复合材料由质量配比如下的原料制备得到改性植物纤维50804分改性塑料155(H分润滑剂1~5份光稳定剂0.11.0份抗氧剂0.11.(H分；所述润滑剂为常规用于木塑复合材料的润滑剂，可为下列之一或其中两种以上的混合硬脂酸、硬脂酸曱酯、硬脂酸丁酯、硬脂酸钙、硬脂酸锌、月桂酸铅、液体石蜡、固体石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡；所述光稳定剂为常规用于木塑复合材料的光稳定剂，可为下列之一或其中两种以上的混合光稳定剂UV-531、光稳定剂UV-1084、光稳定剂UV-774;所述抗氧剂为常规用于木塑复合材料的抗氧剂剂，可为下列之一或其中两种以上的混合抗氧剂BHT、抗氧剂1010、抗氧剂DLTP、抗氧剂330、抗氧剂SP、抗氧剂1084。本发明不采用加入偶联剂或降低植物纤维粉含量的方法来降低吸水率，而是釆用以下方法来降低木塑复合材料的吸水率1、将植物纤维粉充分干燥后，加入高速混合机，在搅拌下加入少量干性油，使干性油被植物纤维粉吸收，并在植物纤维的内部和表面固化，制得改性植物纤维粉；2、采用平行双螺杆挤出机挤出熔融法，将原料中的塑料(废旧PE或废旧PP)全部或大部分用马来酸酐(或与其它单体复配)进行接枝改性，制得改性塑料；3、改性植物纤维粉与改性塑料混合，然后采用常规生产技术(挤出、注塑、压制等方法)制得一种低吸水率的聚烯烃木塑复合材料。本发明中，木塑复合材料制备工艺过程如下按配方量将改性植物纤维粉、改性塑料、稳定剂、润滑剂等加入高速混合机混合均匀，将混合料加入同向平行双螺杆挤出机进行塑化造粒得木塑粒，将木塑粒加入锥形双螺杆挤出机挤出成型，制得木塑复合材料。所述植物纤维粉为常规用于制备木塑复合材料的植物纤维粉,可为下列之一或其中两种以上的混合木粉、竹粉、糠粉、秸秆粉，制备木塑复合材料时，通常需要研磨成30-100目的粉末。所述热塑性塑料为常规用于制备木塑复合材料的热塑性塑料，可以用新料，也可以用回收的废旧塑料，为了降低成本和有利于废旧塑料的回收利用，优选废旧塑料。可为下列之一或其中两种以上的混合聚乙烯、聚丙烯、ABS、聚苯乙烯。优选的，制备所述改性植物纤维的原料质量组成如下植物纤维粉100份干性油28份。优选的，制备所述改性植物纤维的原料质量组成如下热塑性塑料100份马来酸酐2-3^f分苯乙烯01.5<分过氧化异丙苯0.2~0.34分。更为优选的，所述聚烯烃木塑复合材料由质量配比如下的原料制备得到改性植物纤维55~75份改性塑料25~40份润滑剂2.53.(H分光稳定剂0.2~0.5份抗氧剂0.20.5份；所述改性植物纤维由如下方法制备得到取100质量份的干燥植物纤维粉置于混合机中，搅拌下加入2~8质量份的干性油，充分搅拌升温至90~100°C，出料，静置冷却至干性油固化，得到所述改性植物纤维；所述改性塑料由如下方法制备得到取100质量份热塑性塑料，将23质量份的马来酸肝、01.5质量份的苯乙烯和0.2~0.3质量份的过氧化异丙苯加入至热塑性塑料中，混匀，将混合料加入挤出机于17019(TC下挤出造粒，得到改性塑料；所述热塑性塑料为聚乙烯或聚丙烯。本发明的有益效果主要体现在1、通过将植物纤维和塑料改性，可以制得比常规木塑复合材料吸水率低得多的木塑复合材料，从而可在一定程度上防止木塑复合材料发霉、腐烂、吸水变形，提高其抗冻熔性能等；2、干性油具有良好的防腐、防霉性能，被植物纤维吸收后，可使木塑复合材料的防腐、防霉性能得到明显改善；3、通过将植物纤维和塑料改性，制得的木塑复合材料力学强度显著高于一般木塑复合材料，具有吸水率低、植物纤维粉含量高、外观仿真木效果好、强度高、成本低廉等优点。具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述,但本发明的保护范围并不仅限于此实施例1:1、改性植物纤维的制备植物纤维改性质量配方如下干燥植物纤维粉100份(杉木粉，80目)亚麻油44分改性植物纤维的制备过程如下用气流旋流式干燥机或其它干燥设备将植物纤维粉干燥至水份含量低于2%,制得干植物纤维粉；按配方称取植物纤维粉加入高速混合机，在高速搅拌时慢慢加入计量的干性油，充分搅匀并逐渐升温至100°C，出料，静置至千性油固化，制得改性植物纤维粉。2、改性塑4牛的制备塑料改性质量配方如下:回收废旧PE100份马来酸酐34分苯乙烯1.5份DCP引发剂0.3<分改性塑料的制备过程如下将PE加入拌料机搅拌，在搅拌时慢慢加入马来酸酐、DCP和苯乙烯搅匀得到混合料。将混合料加入同向平行双螺杆挤出机进行反应性挤出，接枝反应温度为175~185°C,制得接枝改性PE(即改性塑泮十)。3、木塑复合材料的制备取前述步骤制得的改性植物纤维粉和改性塑料，制备木塑复合材料。木塑复合材料制备质量配方如下改性植物纤维粉65份改性塑料35份硬脂酸曱酯2.5份光稳定剂UV-5310.45份抗氧剂10840.45J分木塑复合材料的制备过程如下按配方量将改性植物纤维粉、改性塑料、润滑剂、稳定剂加入高速混合机混合均匀(800~1000r/min，510min)，制得混合料；将混合料加入同向平行双螺杆挤出机(17019(TC)进行塑化造粒，制得木塑粒料；将木塑粒料加入锥形双螺杆挤出机挤出(150~170°C)，制得本发明的木塑复合材料。还可用打磨机对制得的木塑复合材料进行表面打磨处理，制成具有木质感的木塑复合材料成品。将本发明制得的、表面打磨过的木塑复合材料成品和市场釆购的一般PE木塑复合材料在同等的条件下测定其吸水率、拉伸强度、弯曲强度和无缺口简支梁冲击强度，测定结果见表l。表l:木塑复合材料性能测定结果<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表1中吸水率的测定方法为将本发明和市售常规木塑复合材料表面进行打磨，切割成100xl0x5mm的条形样条。将样条在鼓风干燥箱中110。C下干燥48h后称重(Wl)，再将干样条浸入常温水中两个月后取出，用干滤纸吸去样条表面水后称重(W2),以吸水前后的重量差计算吸水率。吸水率计算公式如下吸水率=^2><100%『1表l中的其它项目按相关国家标准测定。由表1可见，浸水两个月后，本发明的木塑复合材料吸水率显著低于常规木塑复合材料；浸水前本发明木塑复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度均显著高于常规木塑复合材料，浸水2个月后，本发明木塑复合材料的拉伸强度、弯曲强度P条低量均明显小于常规木塑复合材料。由此可见，本发明制得的木塑复合材料不仅吸水率低，而且其它性能优良。实施例2~5:实施例2~5的制备过程与实施例1相同，所不同的是配方。实施例25的配方见表2至表4。表2:改性植物纤维粉的制备配方<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表3:改性塑料的制备配方<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表4:木塑复合材料的制备配方<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>经检测，按照上述配方制得的木塑复合材料，均具有较低的吸水率(浸水2个月吸收率均低于3%)，并且具有较好的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度。权利要求1.一种低吸水率的聚烯烃木塑复合材料，以改性植物纤维和改性塑料为主要原料制备得到；所述改性植物纤维制备方法包括100质量份的干燥植物纤维粉与1～10质量份的干性油在混合机中升温至90～100℃充分混合后，静置冷却至干性油固化，得到所述改性植物纤维；所述干性油为亚麻油、梓油、桐油、苏籽油或巴西果油中的一种或两种以上的混合；所述改性塑料由如下方法制备得到取100质量份热塑性塑料，将1～5质量份的复合改性单体和0.1～0.5质量份的引发剂加入至热塑性塑料中，混匀，将混合料加入挤出机于170～190℃下挤出造粒，得到改性塑料；所述复合改性单体为马来酸酐或马来酸酐与下列之一或其中两种以上的混合苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯晴；所述引发剂为下列之一或其中两种以上的混合过氧化异丙苯、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化氢、叔丁基过氧化氢。2.如权利要求1所述的聚烯烃木塑复合材料，其特征在于所述聚烯烃木塑复合材料由质量配比如下的原料制备得到改性植物纤维50-80份改性塑料155(H分润滑剂1~5份光稳定剂0.1-1.0份抗氧剂0.11.(H分；所述润滑剂为下列之一或其中两种以上的混合硬脂酸、硬脂酸曱酯、硬脂酸丁酯、硬脂酸钙、硬脂酸锌、月桂酸铅、液体石蜡、固体石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡；所述光稳定剂为下列之一或其中两种以上的混合光稳定剂UV-531、光稳定剂UV-1084、光稳定剂UV-774;所述抗氧剂为下列之一或其中两种以上的混合抗氧剂BHT、抗氧剂1010、抗氧剂DLTP、抗氧剂330、抗氧剂SP、抗氧剂1084。3.如权利要求1所述的聚烯烃木塑复合材料，其特征在于所述植物纤维粉为下列之一或其中两种以上的混合木粉、竹粉、糠粉、秸秆粉。4.如权利要求1所述的聚烯烃木塑复合材料，其特征在于所述热塑性塑料为下列之一或其中两种以上的混合聚乙烯、聚丙烯、ABS、聚苯乙烯。5.如权利要求1所述的聚烯烃木塑复合材料，其特征在于制备所述改性植物纤维的原料质量组成如下植物纤维粉100份干性油2~8份。6.如权利要求1所述的聚烯烃木塑复合材料，其特征在于制备所述改性植物纤维的原料质量组成如下热塑性塑料100份马来酸酐2~3份苯乙烯01.5份过氧化异丙苯0.20.3^f分。7.如权利要求5所述的聚烯烃木塑复合材料，其特征在于所述热塑性塑料为聚乙烯、聚丙烯、或聚乙烯与聚丙烯质量比3:l的混合物。8.如权利要求1所述的聚烯烃木塑复合材料，其特征在于所述聚烯烃木塑复合材料由质量配比如下的原料制备得到改性植物纤维55~75份改性塑料25-40份润滑剂2.53.(H分光稳定剂0.20.5份抗氧剂0.2-0.5份；所述改性植物纤维由如下方法制备得到取100质量份的干燥植物纤维粉置于混合机中，搅拌下加入2~8质量份的干性油，充分搅拌升温至90~100°C,出料，静置冷却至干性油固化，得到所述改性植物纤维；所述改性塑料由如下方法制备得到取100质量份热塑性塑料，将23质量份的马来酸酐、0~1.5质量份的苯乙烯和0.20.3质量份的过氧化异丙苯加入至热塑性塑料中，混匀，将混合料加入挤出机于170-190。C下挤出造粒，得到改性塑料；所述热塑性塑料为聚乙烯或聚丙烯。全文摘要本发明提供了一种低吸水率的聚烯烃木塑复合材料，以改性植物纤维和改性塑料为主要原料制备得到；本发明通过将植物纤维和塑料改性，可以制得比常规木塑复合材料吸水率低得多的木塑复合材料，从而有助于防止木塑复合材料发霉、腐烂、吸水变形，提高其抗冻熔性能等；干性油具有良好的防腐、防霉性能，被植物纤维吸收后，可使木塑复合材料的防腐、防霉性能得到明显改善；本发明通过将植物纤维和塑料改性，制得的木塑复合材料力学强度显著高于一般木塑复合材料，具有吸水率低、植物纤维粉含量高、外观仿真木效果好、强度高、成本低廉等优点。文档编号C08L23/00GK101585970SQ200910098569公开日2009年11月25日申请日期2009年5月13日优先权日2009年5月13日发明者群吕,李姗姗申请人:杭州师范大学;吕群