一种高性能木塑复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化工材料技术领域，尤其是一种高性能木塑复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 地球上现存的不可再生资源的储量是非常有限的，随着塑料工业的快速发展，由 塑料制品造成的"白色污染"对人类的生产和生活环境带来了极大的危害。为了解决原 料短缺和环境问题，人们逐渐把眼光转移到地球上的可再生资源上。植物纤维材料是一种 天然高分子材料，是一种取之不尽、用之不竭的资源。植物纤维用于复合材料的潜在优势 越来越引起人们的注意，它价格低廉，密度小，具有较高的弹性模量，与无机纤维相近，而 它的生物降解性和可再生性是最突出的优点。
[0003] 木塑复合材料是是将植物纤维与塑料进行共混挤出得到的一类复合材料，木塑复 合材料具有密比性能高、价格低廉、可以解决由于废旧塑料无法回收对环境造成污染的问 题，并使纤维废弃资源得到充分利用等优点的木塑复合材料。目前木塑复合材料已经应用 于地板、墙板、建筑模板等领域。我国研究的木塑复合材料主要是利用木纤维与热固性塑料 进行共混的复合材料，然而随着城市化和工业化的发展，人类的森林资源越来越少，木材资 源越来越珍贵，为了适应环保的要求，近些年来出现了一些利用废弃纤维如秸杆、稻草、玉 米杆等废弃纤维制备木塑复合材料。由于热塑性塑料与植物纤维相容性差，界面相互作用 力弱，从而导致其力学强度相对较低、容易老化、成本高、使用寿命短等缺点。本发明将以花 生壳粉、竹纤维和废弃塑料为主要原料制备高性能木塑材料。
【发明内容】
[0004] 本发明将针对当前木塑复合材料存在上述问题，提供一种利用以花生壳粉、竹纤 维和废弃塑料制备高强度、高耐磨性、高温稳定性的高性能木塑复合材料。本发明木塑复合 材料还具有较强的抗氧化性、成本低、不易褪色、制备工艺简单等优点。
[0005] 为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现： 一种高性能木塑复合材料，包括以下重量份数的原料： 花生壳粉60-80份、竹粉30-50份、废弃塑料60-90份、环氧树脂15-25份、矿物纤维 4-6份、碳酸镁晶须5-7份、纳米碳酸钙4-6份、马来酸酐6-9份、有机硅防水剂3-5份、168 抗氧化剂2-4份、红磷阻燃剂3-5份和788光稳定剂3-5份。
[0006] 以上所述花生壳粉和竹粉的粒径为80-100目。
[0007] -种高性能木塑复合材料的制备方法，包括以下步骤： (1) 改性预处理：将60-80份花生壳粉、30-50份竹粉、4-6份纳米碳酸钙和6-9份马来 酸酐加入球磨机，在转速为80-120r/min下搅拌5-8min，得到改性纤维； (2) 高速混料：将上述改性纤维和剩余各组分原料加入高速混合机，在转速为100-150 r/min下搅拌8-12min，得到混合物料； (3) 热压成型：将混合物料加入热压定型机，在温度为165-175°C、压力为6-8Mpa下热 压定型90-120S，即可得到成型木塑复合材料； (4)冷却定型：成型木塑复合材料自然冷却至室温，即可得到木塑复合材料。
[0008] 与现有技术相比，本发明的优点和积极效果为： (1)本发明利用以花生壳粉、竹纤维和废弃塑料，原料来源广泛、价格低廉，综合利用了 废弃物，又解决了废弃塑料带来的"白色污染"问题，实现了资源的可持续发展。同时竹纤 维还具有良好的透气性、瞬间吸水性、较强的耐磨性和良好的染色性等特性，同时又具有天 然抗菌、抑菌、除螨、防臭和抗紫外线功能。
[0009] (2)使用纳米碳酸钙和马来酸酐对植物纤维进行改性预处理，增强了热塑性塑料 与植物纤维的相容性，使得界面相互作用力增强，提高了木塑复合材料的力学性能。纳米碳 酸钙还能提高木府复合材料的刚、韧性、光洁度以及弯曲强度；改善加工性能，提高了成型 率；改善产品的流变性能、稳定性能、耐热稳定性、耐磨性。
[0010] (3)加入碳化硅晶须和矿物纤维，不仅提高了木塑复合材料的强度，还使得木塑复 合具有很好的耐热性、耐磨性，在高温下不易变型和氧化分解，同时耐磨不易损坏。
[0011] (4)本发明不仅将废弃塑料和环氧树脂同时使用，不仅可以降低成本，环氧树脂还 具有很高的粘性，增强了抗压强度，提高了成新率，能同时克服了废弃塑料粘结性低和环氧 树脂成本高的问题。
[0012] (5)加入红磷阻燃剂具有优良的热稳定性，不挥发性，不产生腐蚀性气体，阻燃效 果好，电绝缘性佳等特点，加入有机硅防水剂使得产品具有高耐水性。
[0013] (6)加入抗氧化剂和光稳定剂可以使得木塑复合材料不易被氧化，在光照下不易 褪色。
[0014] (7)本发明还具有加工工艺简单、加工时间短、成本低等优点，适用于工业化生产。
【具体实施方式】
[0015] 下面将结合【具体实施方式】对本发明进一步说明，但不限于本发明的保护范围。
[0016] 实施例1 一种高性能木塑复合材料，由以下原料组成： 花生壳粉60kg、竹粉30kg、废弃塑料60kg、环氧树脂15kg、矿物纤维4kg、碳酸镁晶须 5kg、纳米碳酸妈4kg、马来酸酐8kg、有机娃防水剂4kg、168抗氧化剂2kg、红磷阻燃剂3kg 份和788光稳定剂3kg。
[0017] 制备方法： (1) 改性预处理：将60kg花生壳粉、30kg竹粉、4kg纳米碳酸妈和6kg马来酸酐加入球 磨机，在转速为80r/min下搅拌8min，得到改性纤维； (2) 高速混料：将上述改性纤维和剩余各组分原料加入高速混合机，在转速为100r/ min下搅拌12min，得到混合物料； (3) 热压成型：将混合物料加入热压定型机，在温度为165°C、压力为8Mpa下热压定型 120S，即可得到成型木塑复合材料； (4) 冷却定型：成型木塑复合材料自然冷却至室温，即可得到木塑复合材料。
[0018] 实施例2 一种高性能木塑复合材料，由以下原料组成： 花生壳粉70kg、竹粉30kg、废弃塑料70kg、环氧树脂15kg、矿物纤维5kg、碳酸镁晶须 6kg、纳米碳酸妈6kg、马来酸酐7kg、有机娃防水剂5kg、168抗氧化剂3kg、红磷阻燃剂4kg 份和788光稳定剂4kg。
[0019] 制备方法： (1) 改性预处理：将70kg花生壳粉、30kg竹粉、6kg纳米碳酸妈和7kg马来酸酐加入球 磨机，在转速为l〇〇r/min下搅拌8min，得到改性纤维； (2) 高速混料：将上述改性纤维和剩余各组分原料加入高速混合机，在转速为120r/ min下搅拌lOmin，得到混合物料； (3) 热压成型：将混合物料加入热压定型机，在温度为170°C、压力为8Mpa下热压定型 110S，即可得到成型木塑复合材料； (4) 冷却定型：成型木塑复合材料自然冷却至室温，即可得到木塑复合材料。
[0020] 实施例3 一种高性能木塑复合材料，由以下原料组成： 花生壳粉70kg、竹粉40kg、废弃塑料80kg、环氧树脂20kg、矿物纤维4kg、碳酸镁晶须 7kg、纳米碳酸妈5kg、马来酸酐8kg、有机娃防水剂3kg、168抗氧化剂4kg、红磷阻燃剂5kg 份和788光稳定剂2kg。
[0021] 制备方法： (1) 改性预处理：将70kg花生壳粉、40kg竹粉、5kg纳米碳酸妈和8kg马来酸酐加入球 磨机，在转速为120r/min下搅拌5min，得到改性纤维； (2) 高速混料：将上述改性纤维和剩余各组分原料加入高速混合机，在转速为100r/ min下搅拌12min，得到混合物料； (3) 热压成型：将混合物料加入热压定型机，在温度为170°C、压力为8Mpa下热压定型 100S，即可得到成型木塑复合材料； (4) 冷却定型：成型木塑复合材料自然冷却至室温，即可得到木塑复合材料。
[0022] 实施例4 一种高性能木塑复合材料，由以下原料组成： 花生壳粉80kg、竹粉50kg、废弃塑料90kg、环氧树脂25kg、矿物纤维6kg、碳酸镁晶须 6kg、纳米碳酸妈6kg、马来酸酐9kg、有机娃防水剂5kg、168抗氧化剂4kg、红磷阻燃剂5kg 份和788光稳定剂4kg。
[0023] 制备方法： (1) 改性预处理：将80kg花生壳粉、50kg竹粉、6kg纳米碳酸妈和9kg马来酸酐加入球 磨机，在转速为l〇〇r/min下搅拌8min，得到改性纤维； (2) 高速混料：将上述改性纤维和剩余各组分原料加入高速混合机，在转速为80r/min 下搅拌12min，得到混合物料； (3) 热压成型：将混合物料加入热压定型机，在温度为175°C、压力为6Mpa下热压定型 120S，即可得到成型木塑复合材料； (4) 冷却定型：成型木塑复合材料自然冷却至室温，即可得到木塑复合材料。
[0024] 表1.本发明木塑复合材料的物理性能
【主权项】
1. 一种高性能木塑复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料： 花生壳粉60-80份、竹粉30-50份、废弃塑料60-90份、环氧树脂15-25份、矿物纤维 4-6份、碳酸镁晶须5-7份、纳米碳酸钙4-6份、马来酸酐6-9份、有机硅防水剂3-5份、168 抗氧化剂2-4份、红磷阻燃剂3-5份和788光稳定剂3-5份。2. 根据权利要求1所述一种高性能木塑复合材料，其特征在于：所述花生壳粉和竹粉 的粒径为80-100目。3. -种如权利要求1或2所述高性能木塑复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下 步骤： (1) 改性预处理：将60-80份花生壳粉、30-50份竹粉、4-6份纳米碳酸钙和6-9份马来 酸酐加入球磨机，在转速为80-120r/min下搅拌5-8min，得到改性纤维； (2) 高速混料：将上述改性纤维和剩余各组分原料加入高速混合机，在转速为100-150 r/min下搅拌8-12min，得到混合物料； (3) 热压成型：将混合物料加入热压定型机，在温度为165-175°C、压力为6-8Mpa下热 压定型90-120S，即可得到成型木塑复合材料； (4) 冷却定型：成型木塑复合材料自然冷却至室温，即可得到木塑复合材料。
【专利摘要】本发明公开了一种高性能木塑复合材料及其制备方法，包括以下重量份的组份：花生壳粉60-80份、竹粉30-50份、废弃塑料60-90份、环氧树脂15-25份、矿物纤维4-6份、碳酸镁晶须5-7份、纳米碳酸钙4-6份、马来酸酐6-9份、有机硅防水剂3-5份、168抗氧化剂2-4份、红磷阻燃剂3-5份和788光稳定剂3-5份。制备方法包括改性预处理、高速混料、热压成型、冷却定型工艺步骤。本发明得到的木塑复合材料抗压强度高、耐磨性强、成本降低、热变形温度高等优点，本发明还具有加工工艺简单、加工时间短、成本低等优点，适用于工业化生产。
【IPC分类】C08K13/04, C08L101/00, C08L97/02, C08K3/02, C08K7/08, C08K3/26, C08K5/526, C08K5/54, C08L63/00, C08K7/04
【公开号】CN105038283
【申请号】CN201510495398
【发明人】许超群
【申请人】许超群
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年8月13日