一种高强度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，尤其是一种高强度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、容易老化、成本高、使用寿命短等缺点。
[0004] 我国主要的糖料主要以甘蔗为主，然而广西的甘蔗种植面积约占全国的70%。甘蔗 加工成蔗糖过程中产生了大量的甘蔗渣。目前甘蔗渣主要用作造纸、有机肥料、栽培菇等， 甘蔗渣纤维长度约为0. 65 - 2. 17mm，宽度是21 - 28ym，其纤维形态虽然比不上木材和竹 子，但是比稻、麦草纤维则略胜一筹，因此将甘蔗渣用于制备木塑复合材料，将扩大了甘蔗 的产业链，提高了蔗农的收入。
【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，提供一种利用甘蔗渣制备高强度 木塑复合材料及其制备方法。本发明不仅实现了甘蔗渣的资源综合利用，制备得到的木塑 复合材料抗压强度高、耐磨性强、成本也降低，同时也能延长了木塑复合材料的使用寿命。
[0006] 为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现： 一种高强度木塑复合材料，包括以下重量份数的原料： 甘蔗渣60-100份、废弃塑料50-80份、改性酚醛树脂20-30份、海泡石纤维5-10份、碳 酸镁晶须3-5份、松香季戊四醇酯6-10份、纳米碳酸钙8-12份和助剂10-15份。
[0007] 以上所述助剂包括以下重量份的原料：4_6份抗氧化剂1010、3_5份聚磷酸铵阻燃 剂和3-5份光稳定剂770。
[0008] 以上所述甘蔗渣的含水量为8-12%，粒径为60-80目。
[0009] -种高强度木塑复合材料的制备方法，包括以下步骤： (1) 改性预处理：将60-100份甘蔗渣、6-10份松香季戊四醇酯和8-12份纳米碳酸钙加 入球磨机，在转速为300_500r/min下搅拌8_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500-800 r/min下搅拌5-10min，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200-220°C、压力为6-9Mpa下热 压定型70-100S，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。
[0010] 与现有技术相比，本发明的优点和积极效果为： (1)本发明利用甘蔗渣和废弃塑料作为主要原料，甘蔗渣原料来源广泛、价格低廉，综 合利用了废弃物，减少了环境污染，实现了资源的可持续发展，扩大了甘蔗渣的产业链，增 加了蔗农的收入；使用废弃塑料作为原料既可以降低成本，又解决了废弃塑料带来的"白色 污染"问题。
[0011] (2)利用松香季戊四醇酯和纳米碳酸钙对甘蔗纤维进行了预处理改性，增强了热 塑性塑料与植物纤维的相容性，使得界面相互作用力增强，提高了木塑复合材料的力学性 能。由于加入表面亲油疏水活性纳米碳酸钙，不仅能增强植物纤维与塑料的相容性，还能有 效提尚广品的刚、初性、光洁度以及弯曲强度；改善加工性能，提尚了成型率；改善广品的 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，能取代部分价格 昂贵的填充料。
[0012] (3)加入海泡石纤维和碳酸钙晶须，不仅提高了木塑复合材料的强度，还使木塑复 合具有很好的耐热性，在高温下不易变型和氧化分解。
[0013] (4)本发明不仅将废弃塑料和改性酚醛树脂结合使用，不仅可降低成本，还提高了 相容性、具有很好的粘性，增强了抗压强度。添加了抗氧化剂、阻燃剂和光稳定剂，使得木塑 复合材料不易氧化分解、阻燃性和稳定性，延长了使用寿命。
[0014] (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】
[0015] 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。
[0016] 实施例1 一种高强度木塑复合材料，包括以下重量的原料： 甘蔗渣60kg、废弃塑料50kg、改性酚醛树脂20kg、海泡石纤维8kg、碳酸镁晶须3kg、松 香季戊四醇酯7kg、纳米碳酸妈8kg、4kg抗氧化剂1010、3kg聚磷酸铵阻燃剂和3kg光稳定 剂 770。
[0017] 制备方法： (1) 改性预处理：将60kg甘蔗渣、7kg松香季戊四醇酯和8kg纳米碳酸钙加入球磨机， 在转速为300r/min下搅拌lOmin，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500 r/min下搅拌5min，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SMpa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。
[0018] 实施例2 一种高强度木塑复合材料，包括以下重量的原料： 甘蔗渣80kg、废弃塑料70kg、改性酚醛树脂25kg、海泡石纤维5kg、碳酸镁晶须5kg、松 香季戊四醇酯8kg、纳米碳酸妈10kg、5kg抗氧化剂1010、4kg聚磷酸铵阻燃剂和3kg光稳定 剂 770。
[0019] 制备方法： (1) 改性预处理：将80kg甘蔗渣、8kg松香季戊四醇酯和IOkg纳米碳酸钙加入球磨机， 在转速为500r/min下搅拌8min，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500 r/min下搅拌5min，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7Mpa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。
[0020] 实施例3 一种高强度木塑复合材料，包括以下重量的原料： 甘蔗渣l〇〇kg、废弃塑料80kg、改性酚醛树脂30kg、海泡石纤维10kg、碳酸镁晶须5kg、 松香季戊四醇酯12kg、纳米碳酸妈12kg、6kg抗氧化剂1010、5kg聚磷酸铵阻燃剂和4kg光 稳定剂770。
[0021] 制备方法： (1) 改性预处理：将IOOkg甘蔗渣、12kg松香季戊四醇酯和12kg纳米碳酸钙加入球磨 机，在转速为300r/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500 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220°C、压力为6Mpa下热压定型 70S，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。
[0022] 本发明对上述实施例得到的木塑复合材料进行物理性能的测试，其结果如表1所 示： 表1.本发明木塑复合材料的物理性能
【主权项】
1. 一种高强度木塑复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料： 甘蔗渣60-100份、废弃塑料50-80份、改性酚醛树脂20-30份、海泡石纤维5-10份、碳 酸镁晶须3-5份、松香季戊四醇酯6-10份、纳米碳酸钙8-12份和助剂10-15份。2. 根据权利要求1所述一种高强度木塑复合材料，其特征在于，所述助剂包括以下重 量份的原料：4-6份抗氧化剂1010、3-5份聚磷酸铵阻燃剂和3-5份光稳定剂770。3. 根据权利要求2所述一种高强度木塑复合材料，其特征在于：所述甘蔗渣的含水量 为8-12%，粒径为60-80目。4. 一种如权利要求1-3任一项所述高强度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60-100份甘蔗渣、6-10份松香季戊四醇酯和8-12份纳米碳酸钙加 入球磨机，在转速为300_500r/min下搅拌8_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500-800 r/min下搅拌5-10min，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200-220°C、压力为6-9Mpa下热 压定型70-100S，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】本发明公开了一种高强度木塑复合材料及其制备方法，包括以下重量份的组份：甘蔗渣60-100份、废弃塑料50-80份、改性酚醛树脂20-30份、海泡石纤维5-10份、碳酸镁晶须3-5份、松香季戊四醇酯6-10份、纳米碳酸钙8-12份和助剂10-15份。所述助剂包括以下重量份的原料：4-6份抗氧化剂1010、3-5份聚磷酸铵阻燃剂和3-5份光稳定剂770。其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。本发明不仅实现了甘蔗渣的资源综合利用，制备得到的木塑复合材料抗压强度高、耐磨性强、成本也降低、热变形温度高等优点，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】C08K7/10, C08L97/02, C08K3/26, C08K3/32, C08L101/00, C08L93/04, C08K13/04, C08K5/134, C08L61/14, C08K7/08
【公开号】CN105086484
【申请号】CN201510495554
【发明人】许超群
【申请人】许超群
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年8月13日