一种防霉防腐的竹塑复合材料及其制备方法与流程

本技术涉及复合材料，尤其是涉及一种防霉防腐的竹塑复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、竹产业是我省的支柱性产业，但当前我省竹产业新产品开发不足、竹子价格持续走低，经济效益不断下降，竹产业转型升级形势严峻。大量竹材加工剩余物如竹粉，通常用作燃料焚烧，没有得到有效利用且附加值低。将竹粉和塑料制备复合材料是竹材高效利用、提高附加值的有效途径。

2、竹塑复合材料是利用竹纤维和热塑性塑料按照一定比例混合后再经过熔融挤出而制成的复合材料，竹塑复合材料因产品加工性能好，常作为建筑外墙体、地板、户外栈道、栅栏、凉亭等，成为目前户应用较为广泛的复合材料。

3、然而竹塑复合材料长期置于在潮湿的环境中容易发生霉变；而且亲水性的竹纤维与疏水性的高分子塑料复合时，二者之间的界面作用力大大减弱，两者相容性很差，导致复合材料的物理力学性能下降。

4、目前，竹塑复合材料制备常采用添加马来酸酐接枝的聚乙烯，改善竹粉及热塑型塑料之间的界面相容性，然而对竹塑复合材料的防霉防腐效果不佳。如何改善竹粉及热塑型塑料之间的界面相容性，又可以提升防霉防腐性能，在倡导“杜绝浪费，提高资源利用，创造节约型社会”等理念的当今，制造具有较好的力学性能及防霉防腐性能的竹塑复合材料至关重要。

技术实现思路

1、为了解决现有的竹塑复合材料很难同时具有较高的力学及防霉防腐性能的问题，本技术提供一种防霉防腐的竹塑复合材料及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供一种防霉防腐的竹塑复合材料的制备方法。

3、一种防霉防腐的竹塑复合材料，以质量份计，包括40-45份的改性竹粉、2-8份的超微竹炭和60-65份热塑性塑料，所述热塑性塑料为pp或pe；

4、所述改性竹粉为由竹粉经等离子体处理制备得到；

5、所述防霉防腐的竹塑复合材料由改性竹粉、超微竹炭及热塑性塑料经共混、熔融、挤出、冷却、造粒制备得到。

6、通过采用上述技术方案，采用40-45份的改性竹粉、2-8份的超微竹炭和60-65份热塑性塑料配伍使用，并且并改性竹粉经过经等离子体处理，明显提升了制备得到的防霉防腐的竹塑复合材料的抗湿性能、弯曲性能、冲击强度、拉伸强度及防霉等级。

7、究其原因可能在于：超微竹炭促进改性竹粉与热塑性塑料之间的分散性；进一步，等离子体处理提升了改性竹粉表面的吸附性，提升竹粉表面改性处理液的吸附程度，提高与热塑性塑料之间界面的结合力，使得制备得到的防霉防腐的竹塑复合材料具有较好的抗湿性能、弯曲性能、冲击强度、拉伸强度及防霉等级。

8、优选的，所述等离子体处理的过程为采用dbd等离子体处理竹粉，流量计流速0.5-0.8l/min，功率500-1000w，处理时间10-15s。

9、通过采用上述技术方案，提高竹粉表面的极性基团，提升竹粉与热塑性塑料或其他原料之间的结合力，进而提升了制备得到的防霉防腐的竹塑复合材料的抗湿性能、弯曲性能、冲击强度、拉伸强度及防霉等级。

10、优选的，所述改性竹粉的制备过程中，经等离子体处理后，所述竹粉经处理液浸泡处理5-10min，浴比为(1-5):100，然后置于30-40℃的条件下干燥18-24h，制备得到改性竹粉；所述处理液，以质量份计，包括5-7份的pdms、40-45份的乙醇及50-55份的石油醚。

11、通过采用上述技术方案，竹粉经等离子体处理后，接着尽快采用含有pdms的分散液浸泡处理，竹粉的表面形成膜层中含有的硅氧基团，提升了改性竹粉表面的疏水性能，提升了改性竹粉的抗湿性能及防霉等级，pdms分子链中的烷侧基与热塑性塑料有较好的相容性，使得制备得到的防霉防腐的竹塑复合材料具有较好的抗湿性能、弯曲性能、冲击强度、拉伸强度及防霉等级。

12、优选的，所述竹粉的粒径为40-200目，所述pdms的粘度为1000-2000cps；所述超微竹炭的粒径＞300目。

13、通过采用上述技术方案，优选适当粒径的竹粉与适中粘度的pdms的配伍使用，分散性较好的改性竹粉，降低热塑性的结晶度，使得pdms更容易迁移到防霉防腐的竹塑复合材料的表面，形成疏水膜层，进而降低进入到防霉防腐的竹塑复合材料的水分，提升了抗湿性能及防霉等级。

14、当竹粉的粒径太小，pdms的粘度太大不利于pdms迁移到防霉防腐的竹塑复合材料的表面；竹粉的粒径太大，受到外力作用时，防霉防腐的竹塑复合材料的内部更容易产生应力集中，造成力学性能下降。

15、优选的，所述处理液，以质量份计，还包括0.5-1份的硅烷偶联剂、1-2份的硅烷改性聚合物、1-2份的乙烯基硅油及0.5-0.8份的水。

16、通过采用上述技术方案，高乙烯基硅油、硅烷偶联剂、硅烷改性聚合物形成即含有硅氧基团又含有烷烃基团的膜层，硅氧基团提升了膜层的疏水性能，烷烃基团提升了改性竹粉与热塑型塑料的相容性；硅烷偶联剂，一方面促进处理液中各原料的分散性；另一方面，硅氧烷水性形成的硅醇，提升了改性竹粉与热塑性塑料之间的结合力，提升了改性竹粉表面膜层的疏水性能、与热塑性塑料之间的相容性及结合力，进一步提升了制备得到的防霉防腐的竹塑复合材料的抗湿性能、弯曲性能、冲击强度、拉伸强度及防霉等级。

17、优选的，所述乙烯基硅油为高乙烯基硅油。

18、通过采用上述技术方案，高乙烯基硅油的乙烯基的含量较端乙烯基硅油高，更有利于提升改性竹粉与热塑性塑料的相容性，提升了制备得到的防霉防腐的竹塑复合材料的抗湿性能、弯曲性能、冲击强度及拉伸强度。

19、优选的，所述处理液，以质量份计，还包括1-2份的含氢硅油；所述的含氢硅油的粘度为40-100mpa·s，氢含量为1.1-4.2mmol/g。

20、通过采用上述技术方案，粘度较低含氢硅油提升了膜层的致密度、强度及结合力。高乙烯基硅油、硅烷偶联剂、硅烷改性聚合物及含氢硅油配伍使用，性能上相互协同，进一步提升了制备得到的防霉防腐的竹塑复合材料的抗湿性能、弯曲性能、冲击强度、拉伸强度及防霉等级。

21、优选的，所述pe为聚乙烯采用高密度聚乙烯5000s。

22、通过采用上述技术方案，采用高密度聚乙烯与改性竹粉有较好的配伍效果，相对于低密度聚乙烯，高密度聚乙烯分子排列规整、堆砌紧密，有利于提升防霉防腐的竹塑复合材料抗湿性能及防霉性能；高密度聚乙烯较好的强度，有利于提升防霉防腐的竹塑复合材料的综合力学性能。

23、优选的，所述造粒的温度165-170℃；

24、所述螺杆挤出机各段温度依次为：一区140-170℃，二区140-170℃，三区145-170℃，四区160-175℃，五区170-180℃，六区170-180℃，七区175-180℃，八区170-190℃，九区160-190℃，机头温度160-180℃。

25、通过采用上述技术方案，使得制备防霉防腐的竹塑复合材料的原料分散均匀，并且在高温熔融状态下改性竹粉表面的膜层中含氢硅油与竹粉表面的活性基团、乙烯基、硅醇等发生反应，提升形成膜层的强度，提升了制备得到的防霉防腐的竹塑复合材料的抗湿性能、弯曲性能、冲击强度、拉伸强度及防霉等级。

26、另一方面，本技术提供一种防霉防腐的竹塑复合材料。

27、一种防霉防腐的竹塑复合材料，采用本技术中的防霉防腐的竹塑复合材料的制备方法制备得到。该防霉防腐的竹塑复合材料同时具有较高的抗湿性能、弯曲性能、冲击强度、拉伸强度及防霉防腐性能

28、综上所述，本技术具有如下有益效果：

29、1、本技术的防霉防腐的竹塑复合材料中采用40-45份的改性竹粉、2-8份的超微竹炭和60-65份热塑性塑料配伍使用，并且改性竹粉经过经等离子体处理，及采用含有pdms的处理液进行处理，等离子体处理提升了改性竹粉与热塑性塑料之间界面的结合力，分散液在改性竹粉的表面形成了膜层，使得提升了改性竹粉表面的疏水性能及与热塑性塑料之间的相容性，进而提升了防霉防腐的竹塑复合材料的抗湿性能、弯曲性能、冲击强度、拉伸强度及防霉等级。

30、2、优选竹粉的粒径及pdms的粘度，进一步提升防霉防腐的竹塑复合材料的抗湿性能、弯曲性能、冲击强度、拉伸强度及防霉等级。

31、3、进一步，处理液中采用含氢硅油、高乙烯基硅油、硅烷偶联剂、硅烷改性聚合物及水配伍使用，进一步，提升了改性竹粉表面膜层的疏水性能、与热塑性塑料之间的相容性及结合力，进一步提升了防霉防腐的竹塑复合材料的抗湿性能、弯曲性能、冲击强度、拉伸强度及防霉等级。