一种耐老化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，尤其是一种耐老化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、耐磨性能低，但也存在一些明显不足，当前木塑复合 材料如长期使用，特别是露天使用，容易发生开裂、褪色等老化现象，从而缩短了其使用寿 命、限定了其使用范围。
[0004] 竹纤维就是从自然生长的竹子中提取出的一种纤维素纤维，是继棉、麻、毛、丝之 后的第五大天然纤维。竹材纤维制品的构成单元，可为单体纤维细胞或纤维束。竹纤维具有 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。竹纤维是一种真正意义上的天然环保型绿色纤维。目前 主要应用在纺织工业上，很少有应用于制备木塑复合材料的研究报导。
【发明内容】
[0005] 本发明将针对当前木塑复合材料存在上述问题，提供一种以竹粉和废弃塑料为主 要原料制备一种木塑复合材料，该木塑复合材料除具有传统木塑复合材料可回收、可再生 等特点外，还具有力学性能高、耐磨、耐老化、不褪色、不腐烂等特点。
[0006] 为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现： 一种耐老化木塑复合材料，包括以下重量份数的原料： 竹粉60-90份、废弃塑料40-50份、聚丙烯15-25份、碳酸钙晶须8-12份、纳米碳酸钙 3-5份、松香季戊四醇酯2-4份、纳米氧化锌抗菌剂2-4份、3-5份抗氧化剂1070、2-3份光 稳定剂622和有机硅防水剂2-3份。
[0007] 以上所述一种耐老化木塑复合材料，所述竹粉的粒径为100-150目。
[0008] -种耐老化木塑复合材料的制备方法，包括以下步骤： (1) 改性预处理：将60-90份竹粉、3-5份纳米碳酸钙和2-4份松香季戊四醇酯加入球 磨机，在转速为100-150r/min下搅拌12-15min，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200-300 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190-210°C、压力为ll_13Mpa下 热压定型80-100S，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。
[0009] 与现有技术相比，本发明的优点和积极效果为： (1)本发明以竹纤维作为主要原料，原料来源广泛、价格低廉，综合利用了固体废弃物， 实现了资源的可持续发展，竹纤维具有良好的透气性、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，从而使木塑复合材料具 有更好的抗菌性、吸水性、耐磨性，不容易出现褪色等老化现象。
[0010] (2)使用废弃塑料和聚丙烯作为主要原料既可以降低成本，能同时克服了废弃塑 料粘结性低和聚乙烯成本高的问题，又解决了废弃塑料带来的"白色污染"问题。
[0011] (3)加纳米碳酸钙和松香季戊四醇酯作为改性剂，提高了纤维与塑料的相容性，使 得截面相互作用力增强，提高了木塑复合材料的力学性能，纳米碳酸钙不仅能增强植物纤 维与塑料的相容性，还能有效提高产品的刚、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，具有填充及增强、增韧 的作用。
[0012] (4)加入抗菌剂、抗氧化剂、光稳定剂和有机硅防水剂，使得木塑复合材料具有良 好的耐老化性能、抗氧化性能、稳定性和防水性，从而延长了使用寿命。
[0013] (5)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】
[0014] 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。
[0015] 实施例1 一种耐老化木塑复合材料，包括以下重量份数的原料： 竹粉60kg、废弃塑料40kg、聚丙稀15kg、碳酸钙晶须8kg、纳米碳酸|丐4kg、松香季戊四 醇酯4kg、纳米氧化锌抗菌剂2kg、3kg抗氧化剂1070、2kg光稳定剂622和2kg有机娃防水 剂 制备方法： (1) 改性预处理：将60kg竹粉、4kg纳米碳酸钙和3kg松香季戊四醇酯加入球磨机，在 转速为l〇〇r/min下搅拌15min，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200 r/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190°C、压力为13Mpa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。
[0016] 实施例2 一种耐老化木塑复合材料，包括以下重量份数的原料： 竹粉80kg、废弃塑料45kg、聚丙稀20kg、碳酸钙晶须10kg、纳米碳酸|丐5kg、松香季戊四 醇酯5kg、纳米氧化锌抗菌剂4kg、4kg抗氧化剂1070、3kg光稳定剂622和3kg有机娃防水 剂 制备方法： (1) 改性预处理：将80kg竹粉、5kg纳米碳酸妈和5kg松香季戊四醇酯加入球磨机，在 转速为120r/min下搅拌12min，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250 r/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200°C、压力为IlMpa下热压定型 90S，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。
[0017] 实施例3 一种耐老化木塑复合材料，包括以下重量份数的原料： 竹粉90kg、废弃塑料50kg、聚丙稀25kg、碳酸钙晶须12kg、纳米碳酸|丐5kg、松香季戊四 醇酯8kg、纳米氧化锌抗菌剂4kg、5kg抗氧化剂1070、3kg光稳定剂622和3kg有机娃防水 剂 制备方法： (1) 改性预处理：将90kg竹粉、5kg纳米碳酸妈和8kg松香季戊四醇酯加入球磨机，在 转速为150r/min下搅拌12min，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300 r/min下搅拌8min，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210°C、压力为IlMpa下热压定型 80S，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] 表1.本发明木塑复合材料的物理性能
【主权项】
1. 一种耐老化木塑复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料： 竹粉60-90份、废弃塑料40-50份、聚丙烯15-25份、碳酸钙晶须8-12份、纳米碳酸钙 3-5份、松香季戊四醇酯2-4份、纳米氧化锌抗菌剂2-4份、3-5份抗氧化剂1070、2-3份光 稳定剂622和有机硅防水剂2-3份。2. 根据权利要求1所述一种耐老化木塑复合材料，其特征在于：所述竹粉的粒径为 100-150 目。3. -种如权利要求1或2所述耐老化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60-90份竹粉、3-5份纳米碳酸钙和2-4份松香季戊四醇酯加入球 磨机，在转速为100-150r/min下搅拌12-15min，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200-300 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190-210°C、压力为ll_13Mpa下 热压定型80-100S，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。
【专利摘要】本发明公开了一种耐老化木塑复合材料及其制备方法，包括以下重量份的组份：竹粉60-90份、废弃塑料40-50份、聚丙烯15-25份、碳酸钙晶须8-12份、纳米碳酸钙3-5份、松香季戊四醇酯2-4份、纳米氧化锌抗菌剂2-4份、3-5份抗氧化剂1070、2-3份光稳定剂622和有机硅防水剂2-3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。本该木塑复合材料除具有传统木塑复合材料可回收、可再生等特点外，还具有力学性能高、耐磨、耐老化、成本低廉、不褪色、不腐烂等特点。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】C08K3/22, C08L101/00, C08K3/26, C08L93/04, C08L23/12, C08K7/08, C08L97/02, C08K13/04
【公开号】CN105062112
【申请号】CN201510495394
【发明人】许超群
【申请人】许超群
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月13日