[发明专利]HDPE微发泡塑木复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明申请涉及一种塑木复合材料，尤其是一种微发泡的高密度聚乙烯(HDPE)塑木复合材料及其制备方法，属于新材料技术领域。

背景技术

塑木复合材料也称为木质塑料复合材料(WPC)，是一类新兴的材料，现在引起了人们越来越多的关注，其包括了范围相当宽的一类复合材料，这些材料是用纯净的或者回收的塑料与天然的纤维填料制成的，其中的塑料可以是高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)以及聚氯乙烯(PVC)等材料，而天然纤维则可以包括木粉和麻布纤维。

木质塑料复合材料及其产品兼备木材与塑料的双重特性，木质感强，可根据需要制造出不同的颜色，同时具有许多木材所没有的特性，例如质轻、防潮、耐酸碱、便于清洗等，具有优异的机械性能、很高的尺寸稳定性，且可以用来成型复杂的形状。木质塑料复合材料目前在非结构性户外住宅装饰方面具有巨大的应用空间，而且在其他房屋建筑材料方面的应用也在不断发展，包括门窗装饰部件、走廊、屋顶、汽车装饰材料以及户外花园和公园的各种设备等。

尽管木质塑料复合材料(WPC)有许多优点，但仍然存在着一些不足之处，例如抗老化性差、抗蠕变性差、色彩的一致性和持久性差、会受微生物侵蚀、拉伸强度明显低于普通木制品。

微发泡塑木复合材料是目前研究的热点之一，经微孔发泡的材料，其泡孔尺寸远小于传统发泡材料。这些小的气泡能够有效阻止材料中原有裂纹的扩展，是裂纹尖端变钝，因此冲击强度、韧性、疲劳周期、热稳定性等方面的性能都有显著提高，且泡孔的存在使材料密度减小。因此，对木纤维复合材料进行微孔发泡能够克服物理机械性能等方面的缺陷，在很大程度上提高材料的使用性能。

有学者研究了木粉含水率对PP微发泡塑木复合材料性能的影响，发现适当控制水分可形成二次发泡，减少发泡剂用量；另有研究发现，发泡剂的用量对微发泡塑木复合材料的密度、发泡孔径、以及力学性能影响最大；还有人研究了HDPE微发泡塑木复合材料的挤出工艺，发现口模温度为165℃时材料的挤出性能较好。

有关于高密度聚乙烯(HDPE)微发泡塑木复合材料及其制备过程中，木粉粒径、发泡剂用量、交联剂用量等因素对复合材料物理性能的影响，尚未见相关文献报道。

发明内容

本发明申请即是针对目前高密度聚乙烯(HDPE)微发泡塑木复合材料中存在的上述不足之处，采用模压工艺，研究了木粉粒径、发泡剂用量、交联剂用量等对HDPE微发泡塑木复合材料物理性能的影响，并以此得到相应的具有较佳力学性能的复合材料，进一步的，本发明申请还提供了制备上述复合材料的方法。

本发明申请的一个目的是提供一种HDPE微发泡塑木复合材料，所述的复合材料包括以下质量份的各种组分：

1、熔体流动速率为0.2～1.5g/10min的高密度聚乙烯(HDPE)：20～35份；

2、粒径为40～300μm的木粉：20～65份；

3、AC发泡剂：0.4～1.5份；

4、交联剂：0.5～2.0份；

5、润滑剂：0.1～3.0份；

6、偶联剂：1～10份；

7、抗氧剂：0.01～1.0份；

8、着色剂：0.5～3.0份。

优选的，在其它组分不变的情况下，当所述木粉粒径为106μm时，得到的复合材料的弯曲强度和拉伸强度均达到最大值。

优选的，在其它组分不变的情况下，交联剂添加量占HDPE微发泡塑木复合材料总质量的1.5％时，得到的复合材料的弯曲强度最佳。

在本复合材料的各种组分中，AC发泡剂可通过市售获得，AC发泡剂是应用广泛的发泡剂，广泛用于聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、ABS等合成材料。

进一步的，所述的交联剂包括DCP或DTBP。

DCP的英文全称为Dibasic calcium phosphate，即过氧化二异丙苯，白色菱形结晶，常用作聚乙烯树脂交联剂；DTBP的英文全称为Di-t-butyl peroxide，即二叔丁基过氧化物，作为交联剂，可用于硅橡胶、合成橡胶和天然橡胶、聚乙烯、EVA和EPT等；均可通过市售获得。

进一步的，所述的润滑剂包括硬脂酸、硬脂酸金属盐、乙撑双硬脂酰胺、脂肪烃蜡或氧化聚乙烯。

更进一步的，所述的硬脂酸金属盐包括硬脂酸钠、硬脂酸钙或硬脂酸锌。

其中，乙撑双硬脂酰胺，又名乙烯基双硬脂酰胺，在许多热塑性和热固性塑料中用作内部和外部润滑剂。