一种木塑复合材料及其异型模压制件的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于木塑复合材料加工技术领域，特别涉及一种木塑复合材料及其异型模压制件的制备方法异型。
【背景技术】
[0002]木塑复合材料是一种由农林生物质资源和塑料为主要原料制得的复合材料，兼有木材和塑料的优点，其产品主要用作木材或塑料的替代品。开发和应用木塑复合材料在废弃物综合利用、环境保护和缓解天然木材日趋紧张的压力方面具有重要的意义。
[0003]目前，生产木塑复合材料的方法主要有挤出、注射和模压三种。注射成型能够实现木质成分含量低的木塑复合材料的生产，但只能生产小的异型制品。模压成型(也称热压成型)因其能够实现木质成分含量高的木塑复合材料的生产特点而受到关注和应用。
[0004]公布号为CN102367319A的中国专利申请公开了一种木塑门板的制作方法，采用将木质粉料、发泡剂、硬脂酸、聚乙烯蜡、PVC树脂和钙粉研磨成40?80目的颗粒后直接送入热压机进行模压，最后冷却定型制得木塑门板，具有生产工艺简单、易于操作、容易脱模、省电节能等优点。但是，该成型方式会出现混料不均匀的情况，并且制得的木塑门板是形状比较简单的平面。
[0005]公布号为CN102140255A、CN102181167A 和 CN103772805A 的中国专利解决了上述成型方法中混料不均匀的问题，将木粉、塑料树脂和各种加工助剂首先在高速混合机中混合制得混合料，然后在双辊开炼机/塑炼机中混炼，最后模压成型制得木塑复合材料。但是，在上述专利中以木粉作为原料，木粉具有流动性，其对木塑复合材料仅起到“填充”作用，而无“增强”作用，因此木塑复合材料的力学性能较差，尤其是抗冲击和抗蠕变等性能有待改善，这将大大限制木塑复合材料在一些对材料强度有特殊要求的工程领域中的应用范围；另外，采用木粉作为原料时，通过模压成型工艺制得的成型件的厚度受到限制，因此目前通常利用木塑复合材料模压制作板、条状等低厚度的规则制件，而尚无法满足高厚度需求的应用领域，例如利用木塑复合材料制备异型模压件等，而对于带有雕刻形状、镂空形状或曲面花纹等的异型制件尚且无法生产，这限制了木塑复合材料在代替实木异型件制品或塑料异型制品等方面的应用。
【发明内容】
[0006]针对上述木塑复合材料的现状，本发明提供了一种异型木塑复合材料，其具有良好的力学性能，例如良好的抗冲击和抗蠕变性能等。
[0007]本发明所采用的技术方案为:一种木塑复合材料，包括生物质材料与塑料，其特征是:所述的生物质材料是木纤维，其长度为0.1mm?4.0mm，其长径比为1:1?400:1。
[0008]所述的木纤维来源不限，包括由锯树枝、碎木片、木肩、刨花木质等废弃物经过热磨或蒸汽爆破处理制作而成。作为优选，所述木纤维的长径比为10:1?100:1。
[0009]所述的塑料来源不限，可以是废旧回收料等。所述的塑料成分不限，可以是PE、PP、PVC, ABS, PC等热塑性塑料中的一种或或两种以上的混合材料。
[0010]作为一种优选的实现方式，异型以质量百分比计，所述的木塑复合材料由以下成分组成:
[0011]木纤维45%?70%，其长度为0.1mm?4.0mm，长径比为1:1?400:1
[0012]塑料20% ?50%
[0013]偶联剂I %?5%
[0014]润滑剂I %?5%
[0015]无机填料1%?10%
[0016]色母0.1 ?1%
[0017]其他功能助剂O?4%。
[0018]所述的偶联剂包括但不限于钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、马来酸酐接枝塑料树脂、马来酸酐-树脂单体共聚物等中的一种或两种以上的混合材料。
[0019]所述的润滑剂包括但不限于甲基硅油、聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸盐等中的一种或两种以上的混合材料。
[0020]所述的无机填料包括但不限于碳酸钙、白炭黑、滑石粉、粘土、云母等中的一种或两种以上的混合材料。
[0021]所述的其它功能助剂包括但不限于增塑剂、稳定剂、抗氧剂等中的一种或两种以上的混合物，其中增塑剂优选为邻苯二甲酸二辛酯、环氧大豆油、氯化石蜡、邻苯二甲酸二丁酯等中的一种；稳定剂优选为钙锌复合稳定剂或钡锌稳定剂等；抗氧剂优选为酚类抗氧剂(1010)等。
[0022]本发明还提供了一种制备上述木塑复合材料的异型模压件的方法，如图1所示，包括如下步骤:
[0023](I)选用长度为0.1mm?4.0mm，长径比为1:1?400:1的木纤维，将该木纤维进行干燥处理，控制其含水率在4%?6%，以去除木纤维中的水分，增加木纤维与塑料的界面相容性；
[0024]所述的干燥方式不限，包括鼓风干燥、滚筒干燥、真空干燥等中的一种或两种以上的混合。
[0025](2)将步骤(I)处理后的木纤维、塑料及其他原料按如下质量百分含量加入高速混合机中，混合均匀制得混合料:
[0026]作为一种优选方式，所述的原料由木纤维、废旧塑料、偶联剂、润滑剂、无机填料、色母和其它功能助剂组成，其质量百分含量如下:
[0027]木纤维45 %?70 %
[0028]塑料20% ?50%
[0029]偶联剂I %?5%
[0030]润滑剂I %?5%
[0031]无机填料1%?10%
[0032]色母0.1 ?1%
[0033]其他功能助剂O?4%。
[0034]作为优选，混合温度控制在100°C?110°C，高速混合1min?25min。
[0035](3)将混合料加入平行双螺杆挤出机中，在料筒温度为150?170°C条件下进行塑化、混炼、挤出、造粒、冷却，得到混合料粒子；作为优选，螺杆转速为60?90r/min。
[0036](4)将混合料粒子铺装在异型模具上进行热压成型，然后进入冷却，得到异型木塑模压制品。作为优选，热压温度为175?190°C，热压压力为8?20MPa。作为优选，保压时间为I?1min。
[0037]作为优选，将制得的异型木塑模压制品异型进行后处理，所述的后处理包括但不限于养生处理、砂光处理、仿木处理等。
[0038]与现有技术相比，本发明具有如下优点:
[0039](I)将木塑复合材料中的木粉改进为木纤维，与木粉相比，木纤维料具有大的长径比，不易流动的特点，不仅对木塑复合材料起到“填充”作用，而且还起到“增强”作用，大大提高了木塑复合材料的力学性能，尤其是提高了其抗冲击和抗蠕变等性能，从而拓宽了木塑复合材料的应用范围；
[0040](2)当利用模压工艺制备该木塑复合材料的模压件时，由于采用木纤维作为原料，在模压成型过程中不易流动，有利于与塑料以及其他原料的粘连作用，从而大大提高了模压件的力学性能，尤其是其抗冲击和抗蠕变等性能；并且由于降低了模压件的界面流动性，有利于提高模压件的厚度，从而能够实现异型模压件的制备，例如制备带有雕刻形状、镂空形状或曲面花纹等的异型制件，该异型制件的成本低，可代替实木异型构件及塑料异型产品，具有良好的市场应用前景。
[0041](3)本发明中采用的塑料原料可以是废旧回收塑料，可以使成分单一的塑料，也可以是具有多种成分的混合塑料，因此既能够提高废旧塑料资源化利用率、节约资源、变废为宝，也可以降低对回收料进行分类、检验所需的成本，因而具有良好的应用前景。
【附图说明】
[0042]图1是本发明异型模压木塑制件异型的制作流程图；
[0043]图2是本发明实施例1中制得的异型模压木塑制件的实物图。
【具体实施方式】
[0044]下面结合附图实例对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
[0045]实施例1:
[0046]本实施例中，异型模压木塑制品是幅面尺寸为500mmX 500mm，高度为10mm的收纳盒，该异型模压木塑制品的制备方法如下:
[0047]按下述质量百分比原料配置而成:
[0048]以下是具体的制作步骤:
[0049](I)干燥处理
[0050]选用长度为0.1?4.0mm，长径比为10:1?100:1的木纤维820g，利用滚筒干燥机对该木纤维原料进行干燥处理，控制其含水率在5%，以去除木纤维的水分，增加木纤维与废旧塑料的界面相容性；
[0051](2)高速混合
[0052]将步骤(I)处理后的木纤维、废旧塑料聚乙烯、偶联剂、润滑剂、无机填料、色母和其它功能助剂按如下质量百分比加入高速混合机中，混合均匀制得混合料，温度控制在100 °C，高速混合20min:
[0053]木纤维65%
[0054]废旧塑料聚乙烯25%
[0055]偶联剂马来酸酐接枝聚乙烯2.5%
[0056]润滑剂甲基硅油I %
[0057]无机填料碳酸钙4%
[0058]色母0.5%
[0059]稳定剂钡锌稳定剂I %
[006