专利名称：一种环保型植物纤维木塑复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种木塑复合材料及其制备方法，尤其是涉及一种热塑性塑料聚苯乙 烯与植物纤维为原料制成的复合材料及其制备方法。
背景技术：
现有复合木材如复合地板等，均是由多块木材直接加入粘结剂复合而成，其成本 较高；而且使用的粘结剂常常含有甲醛；造成对环境的污染；也对人体健康产生严重影响， 目前，也有人在研究植物纤维木塑复合材料，但是由于植物纤维与树脂基体表面性能不同， 两者复合时界面粘接效果较差，从而导致复合材料各项性能的降低，影响了该复合材料的 普及应用。另一方面由于纤维与塑料基体之间较差的相容性使得纤维的添加量受到严重的 限制，现有植物纤维木塑复合材料中纤维的含量只有10-25%，这对于降低木塑复合材料的 成本意义并不太多，而且昂贵的添加剂成本使得这种复合材料的市场价格相当于甚至高于 通用塑料及实木，从而制约了木塑复合材料的发展与应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种价格低廉，多种优良特性的环保型植物纤维木塑复合 材料及其制备方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的
本发明之环保型植物纤维木塑复合材料由基料植物纤维、废旧聚苯乙烯塑料回收粒料 和苯乙烯_ 丁二烯_苯乙烯及助剂硅烷偶联剂和硬脂酸婚配制成，植物纤维在基料中的重 量配比为50 90wt%，废旧聚苯乙烯塑料回收粒料在基料中的重量配比为5 40 wt%, 苯乙烯-丁二烯-苯乙烯在基料中的重量配比为5 10wt%，助剂硅烷偶联剂用量为植物 纤维的1 10 wt %，硬脂酸的含量为植物纤维的2%-5%。所述植物纤维可为木粉或/和稻壳粉等；也可使用废纸粉。本发明之环保型植物纤维木塑复合材料的制备方法，包括以下步骤(1)植物纤 维预处理将木材加工下脚料或/和稻壳用研磨机制成180-300 μ m的植物纤维粉末，放入 鼓风干燥箱中于90-105°C下干燥至含水率小于5% ；将干燥好的植物纤维粉末放入高混机 中，加入硅烷偶联剂，混合5-8分钟，出料，备用；(2)回收聚苯乙烯塑料粒料的制备将回 收的废旧聚苯乙烯塑料用塑料粉碎机粉碎成20-30目的粉料后，用清水洗涤，然后在挤出 机中挤出造粒并干燥；(3)将步骤(2)所得废旧聚苯乙烯塑料回收颗粒料及苯乙烯-丁二 烯-苯乙烯和硬脂酸放入高混机中，调整转速为35-45r/min，温度为4_6°C，混合8_10分 钟，出料，备用；(4)挤出造粒将步骤(1)所得改性植物纤维和步骤(3)所得废旧聚苯乙 烯塑料回收颗粒料与苯乙烯_ 丁二烯_苯乙烯和硬脂酸的混合物分别倒入植物纤维强制 加料斗和塑料加料斗，先将废旧聚苯乙烯塑料回收颗粒料与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和 硬脂酸的混合物加入双螺杆挤出机中熔融，再加入步骤(1)所得改性植物纤维，挤出造粒； (5)模压成型将步骤(4)所得粒料加入到模具中，控制加热速度为7-9°C /min,升温到
3180-190°C，保持7-9min，再加压到9-llMPa，并保持14-16min，然后在设定成型压力下自 然冷却至室温，开模、裁切，得到木塑制品。为了便于脱模，可在模具内壁贴一层聚四氟乙烯薄膜。本发明所采用的热塑性塑料为聚苯乙烯回收再生塑料，植物纤维主要包括木粉、 稻壳等天然植物纤维或者废纸等的粉碎物；由于植物纤维呈强极性而聚苯乙烯塑料为非极 性材料，两者极性相斥，在混合过程中两者结合效果很差，当加入偶联剂以后，由于偶联剂 一方面含有与植物纤维纤维相结合的极性基团，另一方面具有与高分子材料相容的高分子 链可相容结构，从而在两个体系之间形成一种过渡并将两者紧密连接在一起，进而提高复 合材料的强度以及复合材料中植物纤维的含量。本发明之环保型植物纤维木塑复合材料具有防虫、防蛀、耐化学腐蚀，纤维素添加 量大，物理机械强度高，成本低易分解，应用广泛，是一种绿色环保型材料。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步说明。实施例1
本实施例植物纤维聚苯乙烯塑料复合材料，基料中，木粉含量为60wt%，废旧聚苯乙烯 塑料回收颗粒料含量为35wt%，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的含量为5% ；助剂硅烷偶联剂用 量为木粉的10 wt %，硬脂酸用量为木粉的2 wt%0制备(1)植物纤维预处理将木材下脚料在研磨机上制成200 220 μ m的木粉， 放入鼓风干燥箱中于100°C下干燥至含水率小于5% ；将干燥好的木粉放入高混机中，加入 硅烷偶联剂，混合5分钟，出料备用；(2)回收聚苯乙烯塑料粒子的制备将回收的废旧聚苯 乙烯塑料用塑料粉碎机粉碎成20目的粉料后，用清水洗涤，然后在挤出机中挤出造粒并干 燥。(3)将废旧聚苯乙烯塑料回收颗粒料、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和硬脂酸放入高混机 中，调整温度为5°C，混合8分钟，出料，备用；(4)挤出造粒将步骤(1)所得改性植物纤维 和步骤(3)所得废旧聚苯乙烯塑料回收颗粒料与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和硬脂酸的混合 物分别倒入植物纤维强制加料斗和塑料加料斗，先将废旧聚苯乙烯塑料回收颗粒料与苯乙 烯_ 丁二烯_苯乙烯和硬脂酸的混合物加入双螺杆挤出机中熔融，再加入步骤(1)所得改 性植物纤维，挤出造粒；(5)模压成型将步骤(4)所得粒料加入到模具中，控制加热速度为 80C /min,升温到185°C，保持8min，再加压到lOMPa，并保持15min，然后在设定成型压力下 自然冷却至室温，开模、裁切，得到木塑制品；为了便于脱模，在模具内壁贴有一层聚四氟 乙烯薄膜。本实施例木粉聚苯乙烯塑料复合材料拉伸强度按GB/T1040-92测试；悬臂梁缺口 冲击强度按GB/T1843-80测试；弯曲强度按GB/T1042-79测试。结果为拉伸强度为23MPa， 断裂伸长率高达36%，抗弯强度达到41MPa，I-zod抗冲击强度达19KJ/m2。实施例2
本实施例植物纤维聚苯乙烯复合材料，基料中，稻壳粉含量为80wt%，废旧聚苯乙烯塑 料回收颗粒料的含量为IOwt %，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的含量为10% ；助剂硅烷偶联剂用 量为稻壳粉的10 wt %，硬脂酸的含量为稻壳粉的3%。制备(1)稻壳预处理将稻壳在研磨机上制成180 280 μ m的植物纤维，放入鼓
4风干燥箱中于100°C下干燥至含水率小于5% ；将干燥好的植物纤维放入高混机中，温度为 30°C，加入硅烷偶联剂，混合5分钟，出料备用；(2)回收聚苯乙烯塑料粒子的制备将回收 的聚氯乙烯塑料经塑料粉碎机粉碎成30目的粉料后，用清水洗涤，然后在挤出机中挤出造 粒并干燥；(3)将废旧聚苯乙烯塑料回收颗粒料、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和硬脂酸放入高 混机中，调整温度为5°C，混合8分钟，出料备用；(4)挤出造粒将步骤(1)所得改性植物纤 维和步骤(3)所得废旧聚苯乙烯塑料回收颗粒料与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和硬脂酸的混 合物分别倒入植物纤维强制加料斗和塑料加料斗，先将废旧聚苯乙烯塑料回收颗粒料与苯 乙烯-丁二烯-苯乙烯和硬脂酸的混合物加入双螺杆挤出机中熔融，再加入步骤(1)所得 改性植物纤维，挤出造粒；(5)模压成型将步骤(4)所得木塑复合粒料加入到模具中，控制 加热速度为8°C /min,升温到185°C，保持8min，再加压到lOMPa，并保持15min，然后在设 定成型压力下自然冷却至室温，开模、裁切，得到木塑制品。为了便于脱模，在模具内壁贴 有一层聚四氟乙烯薄膜。 本实施例木粉聚苯乙烯塑料复合材料拉伸强度按GB/T1040-92测试；悬臂梁缺口 冲击强度按GB/T1843-80测试；弯曲强度按GB/T1042-79测试。结果为拉伸强度为21MPa， 断裂伸长率高达32%，抗弯强度达到38MPa，I-zod抗冲击强度达23KJ/m2。
权利要求
一种环保型植物纤维木塑复合材料, 其特征在于，由基料植物纤维、废旧聚苯乙烯塑料回收粒料和苯乙烯 丁二烯 苯乙烯及助剂硅烷偶联剂和硬脂酸婚配制成，植物纤维在基料中的重量配比为50～90wt％，废旧聚苯乙烯塑料回收粒料在基料中的重量配比为5～40 wt％，苯乙烯 丁二烯 苯乙烯在基料中的重量配比为 5～10wt%，助剂硅烷偶联剂用量为植物纤维的1～10 wt %，硬脂酸的含量为植物纤维的2 5 wt%。
2.根据权利要求1所述的环保型植物纤维木塑复合材料，其特征在于，所述植物纤维 为木粉或/和稻壳粉。
3.—种如权利要求1或2所述的环保型植物纤维木塑复合材料的制备方法，其特 征在于，包括以下步骤植物纤维预处理将木材加工下脚料或/和稻壳用研磨机制成 180-300 μ m的植物纤维粉末，放入鼓风干燥箱中于90-105°C下干燥至含水率小于5% ；将 干燥好的植物纤维粉末放入高混机中，加入硅烷偶联剂，混合5-8分钟，出料，备用；(2)回 收聚苯乙烯塑料粒料的制备将回收的废旧聚苯乙烯塑料用塑料粉碎机粉碎成20-30目的 粉料后，用清水洗涤，然后在挤出机中挤出造粒并干燥；(3)将步骤(2)所得废旧聚苯乙烯 塑料回收颗粒料及苯乙烯_ 丁二烯_苯乙烯和硬脂酸放入高混机中，调整转速为35-451·/ min，温度为4-6°C，混合8_10分钟，出料，备用；(4)挤出造粒将步骤(1)所得改性植物纤 维和步骤(3)所得废旧聚苯乙烯塑料回收颗粒料与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和硬脂酸的混 合物分别倒入植物纤维强制加料斗和塑料加料斗，先将废旧聚苯乙烯塑料回收颗粒料与苯 乙烯-丁二烯-苯乙烯和硬脂酸的混合物加入双螺杆挤出机中熔融，再加入步骤(1)所得 改性植物纤维，挤出造粒；(5)模压成型将步骤(4)所得粒料加入到模具中，控制加热速度 为7-90C /min,升温到180_190°C，保持7_9min，再加压到9-1 IMPa,并保持14_16min，然后 在设定成型压力下自然冷却至室温，开模、裁切，得到木塑制品。
全文摘要
一种环保型植物纤维木塑复合材料及其制备方法，该环保型植物纤维木塑复合材料,由基料植物纤维、废旧聚苯乙烯塑料回收粒料和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯及适量助剂硅烷偶联剂和硬脂酸婚配制成，植物纤维在基料中的重量配比为50～90wt％，废旧聚苯乙烯塑料回收粒料在基料中的重量配比为5～40wt％，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯在基料中的重量配比为5～10wt%，助剂硅烷偶联剂用量为植物纤维的1～10wt%，硬脂酸的含量为植物纤维的2-5wt%。本发明之环保型植物纤维木塑复合材料具有防虫、防蛀、耐化学腐蚀，纤维素添加量大，物理机械强度高，成本低易分解，应用广泛，是一种绿色环保型材料。
文档编号C08K5/09GK101985527SQ201010523479
公开日2011年3月16日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者孟聪, 曾广胜 申请人:曾广胜