一种玻璃纤维增强木塑复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高分子复合材料，特别是一种纤维增强木塑复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前生产木塑的工艺以挤出为主，木塑制品力学性能差，通常只能作为装饰材料 使用，采用廉价的玻璃纤维增强木塑，使其作为承力结构使用，将具有很好的发展前景，但 在挤出成型过程中，纤维受到螺杆的剪切作用，长度缩短到2mm，起不到增强效果。另一方 面，随着人类环保意识的增强，废旧塑料的回收成为了关注的重点，但目前国内尚没有利用 废旧塑料制造木塑复合材料的厂家，而且超过使用期限后报废的木塑材料的回收也成为一 个难题。为此，急需一种木塑生产工艺，一方面将废旧塑料和木塑料回收利用，变废为宝，另 一方面加入长纤维(长度>l〇mm)增强，制备出力学性能优异的木塑材料。
[0003] 为了避免挤出成型对纤维的损伤，中国专利号CN104073013A公开了一种连续纤维 增强木塑复合材料，连续纤维加入的位置绕过了螺杆挤出区，为此在挤出机的末端开孔作 为纤维的插入点，但玻璃纤维是软的，在挤出过程中很难在制品中定位，所以，纤维不能均 匀分布在产品中，而且纤维与木塑的界面结合效果不好，因此产品力学性能低，不能用作承 力结构。中国专利号CN104085166A公开了一种PVC木塑制品与长纤维增强热塑性塑料片材 的复合工艺，采用共挤出的方式将长纤维预浸料板材与木塑共挤出，纤维预浸料板材有硬 度，共挤出时能控制纤维的分布，但这种生产方式的制品纤维只分布在制品的上下表面，且 存在预浸料与木塑基体结合差的问题，制品在弯曲破坏时容易分层，增强效果也不理想。中 国专利号CN103832042A公布了一种碳纤维布增强木塑复合材料及其制备方法，将木塑板与 经处理的纤维布叠层后热压成型，希望能够得到力学性能优异的木塑板材，但层压成型方 式存在层间结合强度不强的问题，制品在弯曲形变时容易导致层间分层，增强效果不理想。 中国专利号CN103740005A公开了一种废旧PVC木塑复合物的生产配方及工艺，但回收塑料 仅限于单一的PVC塑料，而实际操作中回收塑料的分类是困难的，由于制品中没有加入新塑 料或纤维增强，所以制品强度比较低。有很多将废旧塑料回收生产木塑的相关专利，但回收 塑料仅限于一种塑料，很少有回收混合塑料的相关专利，而关于废旧木塑制品回收的专利 非常少见。
【发明内容】
[0004] 本发明所解决的技术问题是:针对玻璃纤维增强木塑复合材料中玻璃纤维与木塑 界面结合差，纤维分散不均匀，纤维长度受到限制以及回收利用的废旧塑料种类单一，废旧 木塑制品回收率低的问题，提供一种长玻璃纤维增强木塑复合材料及其制备方法。
[0005] 本发明解决以上技术问题采用以下的技术方案：
[0006] 本发明提供的玻璃纤维增强木塑复合材料，主要由玻璃纤维、废旧塑料、植物纤 维、调节剂组成，其质量比例为(5-30): (30-60): (0-15): (20-40);所述玻璃纤维采用经塑 料包覆的玻璃纤维，所述的调节剂为PP、PE、PVC、PP-g-MAH、PE-g-MAH、EVA-g-MAH中的一种 或几种。
[0007] 所述的植物纤维，是木粉、竹粉、秸杆粉、甘蔗渣粉、稻壳粉中的一种或多种，其目 数为40-80目，或者是具有长径比为20-100的麻纤维。
[0008] 本发明提供的玻璃纤维增强木塑复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
[0009] S1玻璃纤维包覆过程:将玻璃纤维束通过含混匀的多组分塑料熔融物的浸胶槽浸 渍，浸胶槽温度为170-210 °C，再经辊压、冷却、切割，得到10-30mm长的塑料包覆的玻璃纤 维；
[0010] S2密炼造粉过程:将废旧塑料、植物纤维、调节剂加入到密炼机中混炼均匀并造 粒，将粒料用粉碎机粉碎成10-80目的粉料，密炼机温度为140-190 °C ;所述的调节剂为PP (聚丙烯）、PE(聚乙烯）、PVC(聚氯乙烯）、PP-g-MAH(聚丙烯接枝马来酸酐）、PE-g-MAH(聚乙 烯接枝马来酸酐）、EVA-g-MAH(乙烯/醋酸乙烯共聚物接枝马来酸酐）中的一种或几种，具体 根据废旧基体料的组成而确定；
[0011] S3热压成型过程:取S2中的粉料，S1中塑料包覆的玻璃纤维混合均匀并铺放在模 具内，首先冷压压实，然后放入热压机中于135-180°C下预热，再经过多次加压并排气，之后 在135-180°C下保压15分钟，最后经冷却至室温，得到玻璃纤维增强木塑复合材料板材或型 材。
[0012] 上述方法中，所述的玻璃纤维束是无碱无捻粗纱，玻璃类型为E玻璃，玻璃纤维在 制造时使用的浸润剂是硅烷型，纤维线密度为600tex-2400tex，纤维单丝直径为14μπι-22μ m〇
[0013] 上述方法中，所述的多组分塑料熔融物由PP或PE、流动促进剂、相容剂组成，其质 量比例为(40-60): (30-50): (8-15)。
[0014]上述方法中，所述的流动促进剂为PP蜡、PE蜡、低熔指PP、低熔指PE的一种或多种。 [0015] 上述方法中，所述的相容剂为pp-g-MAH、PE-g-MAH、EVA-g-MAH中的一种。
[0016] 上述方法中，所述的废旧塑料可以是PP、PE、PVC、ABS、PS中的一种或多种，也可以 是以这些塑料为基体的废旧木塑制品中的一种或多种。
[0017] 上述方法中，所述的废旧塑料可以由废旧塑料和废旧木塑制品的混合物替换。
[0018] 上述方法中，所述的植物纤维是木粉、竹粉、秸杆粉、甘蔗渣粉、稻壳粉中的一种或 多种，其目数为40-80目；或者是具有长径比为20-100的麻纤维。
[0019] 本发明同现存的技术相比，具有以下应该被重视的优点和益处：
[0020] 1.采用塑料预先包覆玻璃纤维，再与木塑粉混合后热压成型，所制板材中与木塑 基体直接接触的是纤维表面包覆的塑料，可以有效地改善玻璃纤维与木塑基体的相容，将 玻璃纤维的含量提高到30 %。玻璃纤维经塑料包覆处理后具有一定的硬挺性，容易与木塑 粉搅拌混合均匀且保持长直形态，有利于成型过程中纤维保持形态且均匀分布。
[0021] 2.回收废旧料范围广，回收料可以是废旧塑料及其混合物，也可以是以这些塑料 为基体旧木塑产品及其混合物，还可以是废旧塑料和废旧木塑的混合物。
[0022] 3.热压成型可以避免挤出成型中螺杆对纤维的剪切作用，使纤维的长度可以得到 保留（10_30_)，且能精准控制。热压较挤出成型工艺压力大，使所制产品更密实(密度能够 达到1 · 3g/cm3)，吸水率低，强度更大。
【具体实施方式】
[0023] 本发明是一种新型玻璃纤维增强木塑复合材料及其制备方法，包括玻璃纤维塑料 包覆处理、废旧塑料或木塑料以及植物纤维和调节剂密炼并造粉、木塑热压成型步骤。具体 制备方法为:玻璃纤维束通过含多组分塑料熔融物的浸胶槽浸渍，再经辊压、冷却、切割，得 到一定长度的塑料包覆玻璃纤维;将废旧塑料、废旧木塑料、植物纤维、塑料及添加剂按比 例加入到密炼机中密炼并造粉;将粉料与玻璃纤维混匀并铺放在模具中，采用热压成型得 到玻璃纤维增强木塑复合材料板材或型材。
[0024] 下面结合实施例对本发明作进一步阐述，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施 例。
[0025] 实施例1
[0026]本实施例1提供的玻璃纤维增强木塑复合材料，其主要由玻璃纤维、废旧塑料、植 物纤维、调节剂组成，其质量比例为（5-30): (30-60): (0-15): (20-40)，所述玻璃纤维采用 经塑料包覆的玻璃纤维，所述的调节剂为PP、PE、PVC、PP-g-MAH、PE-g-MAH、EVA-g-MAH中的 一种或几种。
[0027] 所述的植物纤维，是木粉、竹粉、秸杆粉、甘蔗渣粉、稻壳粉中的一种或多种，其目 数为40-80目，或者是具有长径比为20-100的麻纤维。
[0028] 上述实施例1提供的玻璃纤维增强木塑复合材料，可以由下述实施例提供的方法 制成。
[0029] 实施例2
[0030] S1玻璃纤维浸渍过程:将40份PP、45份PP蜡、15份PP-g-MAH加入到浸胶槽中熔融并 混匀，浸胶槽温度控制为200-2KTC。将玻璃纤维束通过浸胶槽浸渍，再经辊压、冷却、切割， 得到长度为l〇mm的塑料包覆的玻璃纤维。所述份均为重量份，以下同。
[0031] S2密炼造粉过程：将30份PP、10份PP-g-MAH，以及经过粉碎的30份废旧塑料混合 物、15份植物纤维，加入到密炼机中混炼均匀并造粒，将粒料用粉碎机粉碎成10-30目的粉 料，密炼机温度控制在140-190 °C之间。
[0032] S3热压成型过程:取70份S2中的粉料，30份S1中塑料包覆的玻璃纤维混合均匀并 铺放在模具内，首先冷压压实。然后在135-180°C下，放入热压机中预热，再经过多次加压并 排气，之后在135-180°C下保压15分钟，最后经冷却至室温，即可得到玻璃纤维增强木塑复 合材料板材或型材。
[0033] 实施例3
[0034] S1玻璃纤维浸渍过程:将50份PP、38份高熔指PP、12份PP-g-MAH加入到浸胶槽中熔 融并混匀，浸胶槽