专利名称：一种天然纤维填充聚乙烯复合材料及制备方法
技术领域：
本发明涉及高分子复合材料制备技术，尤其是一种高性能天然纤维填充聚乙烯复合材料和制备方法。
背景技术：
国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合材料，由聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，代替普通的树脂胶粘剂，与超过50%以上的木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合成新的木质材料，再经挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺，生产出的木塑复合材料型材(简称WPC)。 WPC具有原料多样化、产品环保化、应用经济化和再生低碳化等五大特性，是“节材伐木”的理想材料。WPC不仅具备塑料以及木材的许多优点，同时还具备其他的新特性，比如良好的加工性能、良好的强度性能、优良的可调整性能、具有耐水、耐腐性能，使用寿命长等优点；在各个领域有着广泛的用途。由于聚乙烯的环保性以及耐候性更优，大部分生产商更多采用聚乙烯作为WPC的塑料基料。随着WPC材料应用领域的扩展，对WPC的力学性能要求越来越高。提高WPC力学性能的关键是解决极性天然纤维与非极性聚烯烃之间相容性问题。美国专利US7041716、 US7348371、US7781500、US20110071237都提出加入马来酸酐接枝聚烯烃(MAH-g-HDPE或 MAH-g-PP)来提高天然纤维和聚烯烃之间的相容性，来提高WPC的力学性能。然而马来酸酐接枝聚烯烃接种率低(接种率低于2 % )，熔点高，熔融粘度大，难于渗透到天然纤维中，同时容易与硬脂酸皂盐类润滑剂反应失效，因此其相容促进效果有限， 难以获得理想力学性能的WPC材料，从而限制了 WPC材料的应用。
发明内容
针对上述WPC力学性能差的缺陷，本发明提供一种天然纤维填充聚乙烯复合材料，所述天然纤维填充聚乙烯复合材料的成分包括20-50%的高密度聚乙烯；40-70 %的天然纤维粉；1-6 %的脂肪酸聚乙烯亚胺缩合物；1-15%的无机矿物填料；1-6%的润滑剂。所述高密度聚乙烯为新料、回收料或所述新料和回收料的组合，所述高密度聚乙烯熔融指数小于10，优选其熔融指数小于5 ；所述高密度聚乙烯优选用量为30-40%重量比。所述天然纤维为木粉、竹粉、稻麦壳粉或所述为木粉、所述竹粉以及所述稻麦壳粉的任何组合；所述天然纤维粉的粒径为40-200目，优选粒径为80-120目；所述天然纤维粉优选用量为30-40%重量比。所述脂肪酸聚乙烯亚胺缩合物(m-PEI)是脂肪酸与聚乙烯亚胺在一定温度下脱CN 102532661 A
权利要求
1.一种天然纤维填充聚乙烯复合材料，其特征在于所述天然纤维填充聚乙烯复合材料包括以下重量百分比的组分20-50%的高密度聚乙烯； 40-70%的天然纤维粉； 1-6%的脂肪酸聚乙烯亚胺缩合物； 1-15%的无机矿物填料； 1-6%的润滑剂。
2.如权利要求1所述一种天然纤维填充聚乙烯复合材料，其特征在于所述高密度聚乙烯为新料、回收料或所述新料和回收料的组合，所述高密度聚乙烯熔融指数小于10 ；所述高密度聚乙烯的用量为30-40%重量比。
3.如权利要求1所述一种天然纤维填充聚乙烯复合材料，其特征在于所述天然纤维为木粉、竹粉、稻麦壳粉或所述木粉、竹粉以及稻麦壳粉的组合；所述天然纤维粉的粒径为40-200目；所述天然纤维粉的用量为30-40%重量比。
4.如权利要求1所述一种天然纤维填充聚乙烯复合材料，其特征在于所述脂肪酸聚乙烯亚胺缩合物是脂肪酸与聚乙烯亚胺在一定温度下脱水反应形成的缩合物，其示意结构
5.如权利要求1所述一种天然纤维填充聚乙烯复合材料，其特征在于所述无机矿物填料为碳酸钙、滑石粉、硅土、高岭土、云母或其中的一种或其多种的组合；所述无机矿物填料的用量为5-10%重量比。
6.如权利要求1所述一种天然纤维填充聚乙烯复合材料，其特征在于所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酰胺或所述硬脂酸锌、所述硬脂酸钙、所述乙撑双硬脂酰胺以及所述硬脂酰胺的任何组合；所述润滑剂的用量为2-4%重量比。
7.一种天然纤维填充聚乙烯复合材料制备方法，其特征在于所述方法包括以下步骤步骤1 计量所述天然纤维粉粒的重量，并投入高速混合机，于2000r/min速度搅拌 20-30分钟；步骤2 按比例加入其他成分，相互混合搅拌10-20分钟，然后投入同向平行双螺杆挤出机；步骤3 进行造粒，从所述同向平行双螺杆挤出机中挤出，得到天然纤维填充聚乙烯复合材料的材料。
8.如权利要求7所述的天然纤维填充聚乙烯复合材料制备方法，其特征在于所述步骤3所得材料为粒料。
9.如权利要求7所述的天然纤维填充聚乙烯复合材料制备方法，其特征在于所述步骤1中的搅拌温度Tl的范围为100°C彡Tl彡120°C。
10.如权利要求7所述的天然纤维填充聚乙烯复合材料制备方法，其特征在于所述步骤3中的造粒温度T2的范围为160°C彡T2彡180°C。
全文摘要
本发明提供一种天然纤维填充聚乙烯复合材料及该天然纤维填充聚乙烯复合材料的制备方法；所述天然纤维填充聚乙烯复合材料的成分包括20-50％得高密度聚乙烯；40-70％的天然纤维粉；1-6％的脂肪酸聚乙烯亚胺缩合物；1-15％的无机矿物填料；1-6％的润滑剂；其制备方法包括以下步骤将计量所述天然纤维粉粒投入高速混合机，于2000r/min速度搅拌20-30分钟；按比例加入其他成分，既相互混合搅拌10-20分钟，然后投入同向平行双螺杆挤出机；进行造粒，得到天然纤维填充聚乙烯复合材料的粒料。本发明解决了普通WPC材料存在着力学性能差以及防潮性能差的缺陷。
文档编号B29C47/92GK102532661SQ201110439428
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者李伟浩, 李华亮, 洪仰婉, 游瑞生, 陆云, 陈立星 申请人:广东省石油化工研究院