一种耐高温塑料复合材料的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种改性木质纤维素和聚合物制成的耐高温复合材料，具体地说，改性木质纤维素具有疏水和耐高温的特性，聚合物属于热塑性聚合物。改性木质纤维素能提高复合材料的加工温度(高达300℃)，可适用于多种聚合物；同时改性木质纤维素与热塑性聚合物制备而得的耐高温塑料复合材料能克服传统复合材料使用过程中吸湿膨胀的缺点，并且抑制微生物的腐蚀。
【专利说明】一种耐高温塑料复合材料
【技术领域】
[0001]本发明涉及制造塑料复合材料的领域。更具体地说，它是由改性木质纤维素和聚合物组成，其中所述的改性木质纤维素具有疏水和耐高温的特性。
【背景技术】
[0002]木塑复合材料(WPC)是用木纤维或植物纤维填充、增强的改性热塑性材料，是国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合材料。木塑复合材料通常利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，代替通常的树脂胶粘剂，与超过50%以上的木粉、稻壳、秸杆等废弃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，生产出的板材或型材。
[0003]以木质纤维素作为填料制备的热塑性复合材料易吸湿、易膨胀。膨胀可以通过添加偶联剂来抑制，如马来酸酐接枝聚烯烃(MAPP，MAPE)。这些偶联剂通过马来酸酐基团与纤维素和/或半纤维素的羟基发生广义脱水反应，形成化学键，从而将不相容的极性、非极性物质化学偶联。与原木相比，木塑复合材料的膨胀性大大减小，但在潮湿的环境下，材料仍会随着时间的推移发生膨胀。此外，如果在生产过程中没有加入抑菌剂或杀虫剂，木塑复合材料很容易在土壤中、或潮湿的环境下被微生物腐蚀。
[0004]在加工过程中，若热处理程度过于激烈，木质纤维素容易发生降解或产生气味，如木材加热到160°C时，半纤维素就会发生醚键断裂生成低聚糖和单糖。因此，木塑复合材料的加工温度都比较低，所适用的聚合物种类较少。
【发明内容】
[0005]本发明专利提供的技术方案为:
[0006]一种由改性木质纤维素和聚合物组成的耐高温复合材料，其中所述的改性木质纤维素具有疏水和耐高温的特性，聚合物属于热塑性聚合物。
[0007]改性木质纤维素是由原生木质纤维素通过水热处理，干热处理，化学处理，生物化学处理，或上述处理的组合的途径来减少或完全除去半纤维素而制成的。
[0008]改性木质纤维素的含量可在5%~95%之间变化，优选在15%~45%，更优选20%~40%。大多数实际应用中，木质纤维素的含量大于20%。
[0009]热塑性聚合物是聚烯烃，乙烯基聚合物，聚酯，聚酰胺，丙烯酸酯类，或生物聚合物，以及所述的聚烯烃，聚酯，聚酰胺，丙烯酸酯类，或生物聚合物的共聚物及其衍生物和/或它们的混合物。
[0010]本发明的复合物在沸水中浸泡5个小时后的吸水率10%，优选小于5%。该复合材料是在潮湿环境中存储时的尺寸稳定性非常优异，在沸水中存放5个小时的体积膨胀率小于10%，优选小于5%。
[0011]本发明的复合材料在与土壤接触时不会降解。在与土壤接触3个月后，其质量损失小于5%,优选低于3%。
[0012]以改性木质纤维素为填料生产的复合塑料其热膨胀和收缩率都较未填充的聚合物低。在填料添加量在20%时，材料的热膨胀率至少减小25%。
[0013]本发明的优点在于使用改性木质纤维素来提高复合材料的加工温度(高达300°C )，可适用于更多种聚合物；同时改性木质纤维素与热塑性聚合物制备而得的耐高温塑料复合材料克服传统复合材料使用过程中吸湿膨胀的缺点，并且抑制微生物的腐蚀。
【具体实施方式】
[0014]实施例1
[0015]下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0016]实施例1
[0017]50份湿热法改性处理的木质纤维素，50份均聚聚丙烯(PPH)和2份偶联剂共混。取250g混合物注入200 X 200 X 6mm的腔体中，在210°C压制成型5min，制件密度为1.05g/cm3，弯曲强度为42.7MPa，弯曲模量3150MPa，缺口冲击强度2.4KJ/m2，沸水中浸泡5小时候的吸水率为2.9%，体积膨胀2.2%。
[0018]实施例2
[0019]70份改性木质纤维素和30份均聚聚丙烯(PPH)共混。化合物在210°C时再注塑成型机下注塑成测试样条(狗骨状)，并测试其机械性能。弯曲强度约为51MPa，弯曲模量2230MPa，缺口冲击强度为1.9KJ/m2。
[0020]实施例3
[0021]30份改性木质纤维素，35份回收高密度聚乙烯(rHDPE)和35份聚苯乙烯(PS)共混。该化合物被注塑成与实施例2 —样的测试样条，并测试机械性能。弯曲强度约为30MPa，弯曲模量2230MPa，缺口冲击强度为11.4KJ/m2。
[0022]实施例4
[0023]30份改性木质纤维素，35份均聚聚丙烯(PPH)，35份聚苯乙烯(PS)和2份偶联剂共混。该化合物被注塑成实施例2 —样的测试样条，并测试机械性能。抗弯强度为约42.5MPa，弯曲弹性模量2850MPa，缺口冲击强度为3.2KJ/m2。
[0024]实施例5
[0025]20份改性木质纤维素与80份尼龙6(PA6)在同向双螺杆挤出机中混合，温度不超过232°C，混合物挤出在水浴中，切成粒料，并在80°C下干燥。粒料在277°C下注塑成试验棒，并测试机械性能。复合物的拉伸强度约为64MPa，拉伸模量从纯PA6的2800MPa提高到41OOMPaο弯曲强度约为58MPa，弯曲模量从纯PA6的1200MPa提高到1300MPa。缺口冲击强度为2.8KJ/m2，比纯PA6的4.6KJ/m2有下降。此外试件没有异味。
[0026]实施例6
[0027]20份改性木质纤维素，80份尼龙66 (PA66)和0.5%的二氧化钛在同向双螺杆挤出机中混合，温度不超过280°C。粒料在300°C下注塑成试验棒，并测试机械性能。复合物的拉伸强度约为42MPa，纯PA66的拉升强度为68MPa ;拉伸模量从纯PA66的2700MPa提高到3900MPa。弯曲强度约为80MPa，弯曲模量从纯PA6的1800MPa提高到2600MPa。缺口冲击强度为2.8KJ/m2，比纯PA66的4.7KJ/m2有下降。此外试件没有异味。
[0028]尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定 的细节。
【权利要求】
1.一种改性木质纤维素和聚合物制成的耐高温复合材料，包括: 具有疏水和耐高温特性的改性木质纤维素以及热塑性聚合物。
2.根据权利要求1所述的耐高温复合材料，其特征在于:改性木质纤维素是由原生木质纤维素通过水热处理，干热处理，化学处理，生物化学处理，或上述处理方法组合来减少或完全除去半纤维素而制成的。
3.根据权利要求1所述的耐高温复合材料,其特征在于:改性木质纤维素的含量为5%至 90%，优选 20-40% ο
4.根据权利要求1所述的耐高温复合材料，其特征在于:所述热塑性聚合物是聚烯烃，乙烯基聚合物，聚酯，聚酰胺，丙烯酸酯类，或生物聚合物，以及所述的聚烯烃，聚酯，聚酰胺，丙烯酸酯类，或生物聚合物的共聚物及其衍生物和/或它们的混合物。
5.根据权利要求1所述的耐高温复合材料,其特征在于:所述复合材料在微生物腐蚀和潮湿环境中不会发生霉变。
6.根据权利要求1所述的耐高温复合材料，其特征在于:所述复合材料在沸水中浸泡5小时后的吸水率小于10%，优选小于5%。
7.根据权利要求1所述的耐高温复合材料，其特征在于:所述复合材料在温度高达300°C时的塑料成型加工过程，例如挤出和注塑，材料不会燃烧或冒烟。
【文档编号】C08L77/02GK103910909SQ201410139425
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年4月2日 优先权日:2014年4月2日
【发明者】张楠, 唐月, 郑世伟, 陈怡秀 申请人:上海同化新材料科技有限公司