[发明专利]一种刚性生物质复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物质材料利用技术领域，具体涉及一种以生物质为原料的刚性复合材料，所述材料具有低线性热膨胀系数及抗蠕变的优势。

背景技术

生物质材料是以木本植物、禾本植物和藤本植物及其加工剩余物和废弃物为原材料，并以塑料成分做胶黏剂，辅以助剂，通过造粒、挤出等物理、化学和生物学等高技术手段，加工制造性能优异、附加值高、绿色、环保的新型复合材料。诸如木质纤维素、植物纤维素、花生壳、秸秆、木屑、稻壳等均可作为合成生物质材料的原料。生物质材料具有原材料来源广泛、并能够完全回收循环再利用等优势，符合我国“低资源能源投入、高经济产出、低污染物排放”的循环经济发展模式。

目前生物质材料的一个主要应用方向即是加工复合型材料，现有生物质复合材料中超过50％的成分为生物质材料。生物质材料的木质纤维和植物纤维沿纹理方向的线性热膨胀系数都大约比生物质复合材料小10倍，垂直纹理方向的线性热膨胀系数接近于生物质复合材料。纤维长径比越大，并且纵向取向程度越大，生物质复合材料的线性热膨胀系数越低，因此，长径比较大的生物质材料可以降低产品线性热膨胀系数，还可以在一定程度上提高抗蠕变、强度、硬度等性能。生物质复合材料因其绿色环保、可循环利用得到快速推广与发展。

除了生物质纤维材料，塑料胶黏剂的物理化学性质也会在很大程度上影响产品质量，因而塑料的选择对生物质复合材料至关重要。因生物质有限的热稳定性，热塑性塑料的加工温度应不得超过220℃。传统的生物质复合材料的胶黏剂多以新料或回收的PE热塑性塑料为主。塑料PE熔融温度相对较低，通常在106-130℃，在与生物质共同加工时，生物质材料不会发生显著的热降解。此外，与其它塑料相比，PE的耐热降解和户外老化性能优良，因而被广泛用于生物质复合材料的生产。然而PE的线性热膨胀系数较高为10×10^-5/℃-20×10^-5/℃，且抗蠕变性、耐磨性、强度和硬度等性能相对较差，使PE基生物质建材出现同样的问题。

与PE相比，其它塑料生产的生物质复合材料同样各有优缺点：PP基生物质建材的强度、硬度、抗蠕变等性能较好，然而它比PE更脆更不耐低温，不耐老化，且线性热膨胀系数较高；PVC基生物质建材含有卤素，燃烧时会释放出大量的有毒气体，因此，它被认为是热塑料材料中对环境破坏最大的；ABS和PA基生物质建材工业化生产较少，其中ABS突出特点是熔点较低(100℃-120℃)，加工时不会破坏生物质材料性能，且硬度、强度较高，线性热膨胀系数较低，仅为7.3×10^-5/℃，是一种优良的塑料胶黏剂，同样ABS的缺点明显如耐久性弱，成本高；与前几种塑料相比，PA最突出的特点是强度、硬度和抗蠕变性能好，然而它的熔点较高，加工温度240℃-260℃，无法避免生物质烧焦。可见，现有常见的生物质复合材料，由于作为粘结剂材料的一些缺陷，使得制得的新型复合材料，其虽然获得了一定的刚性性能，但其低线性热膨胀性和抗蠕变性能却略显不足，这也在一定程度上限制其应用领域。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种刚性生物质复合材料，以提供一种具有低线性热膨胀系数抗蠕变的刚性复合材料，并进一步公开其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所述的刚性生物质复合材料，包括如下重量份的组分：

优选的，所述刚性生物质复合材料，包括如下重量份的组分：

所述PE/ABS/PA合金材料为由PE、ABS、PA以及多相复合相容剂制得的粘结材料，所述PE、ABS、PA以及多相复合相容剂的重量比为40-60：20-40：20-50：5-15，并优选50：30：35：10。

所述多相复合相容剂为PE、ABS、PA的接枝或嵌段共聚物的混合物，并添加酯交换引发剂；

所述PE、ABS、PA的接枝或嵌段共聚物的重量比为4：3：3；所述酯交换引发剂占所述多相复合相容剂总重量的0.08-0.12wt％。

具体的，所述PE的接枝或嵌段共聚物优选为马来酸酐接枝PE；

所述ABS的接枝或嵌段共聚物优选为马来酸酐接枝ABS；

所述PA的接枝或嵌段共聚物优选为马来酸酐接枝PA。

更优的，所述PE为HDPE(HDPE5000s)，可以为新料也可以为回收料；