[发明专利]一种增强型木塑复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种增强型木塑复合材料及其制备方法，属于环保材料技术领域。

背景技术

木塑复合材料(WPC)是一种将木质纤维与塑料复合而成的新型材料，它的加工过程是将木材等作为填料或增强材料添加到热塑性塑料中，并通过加热使木材与熔融状态的热塑性塑料进行复合而得到的一种环保材料。它拥有木材的低密度，低成本，耐光氧老化和良好的机械加工性能等优点，同时，热塑性塑料为它提供了良好的热流动性使其更便于加工成型。此外，WPC在冷却成型后，又拥有与塑料类似的耐水性和抗生物侵蚀性。从生产原料来看，用于木塑复合材料的塑料主要为聚乙稀、聚丙稀等聚烯烃，聚苯乙稀和聚氯乙烯等热塑性塑料，包括新料、回收料以及两者的混合料;而木塑复合材料中的木材是植物纤维材料的代称，可以是木粉、银屑等木材加工剩余物，也可以是稻壳、麦稻等农作物剩余物，或者是其他种类的天然纤维，如大麻、黄麻、洋麻等，通常是各自工业加工过程中的副产物。木塑复合材料的深入研究和广泛应用，将有助于解决塑料废弃物的回收利用，也有助于减少农业废弃物的焚烧给环境带来的污染。

塑料的共挤出技术是目前最先进的塑料成型技术之一，如果将木塑复合材料与共挤出技术优化组合，则能够扬长避短，设计制备具有不同组成和结构的多层结构木塑复合材料，使其成为制备高附加值、高性能木塑复合材料的重要途径。然而，由于具有亲水性的木质基体存在于其中，木塑复合材料必然会面临吸湿性较强、耐久性偏低的问题，同时，木质基体的介入增强了热塑性塑料的刚性，却不可避免地使塑料基体原有的优良韧性大幅降低，因此，需要研究新的技术以改善或避免这些问题，从而改良木塑复合材料的长期使用性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对由于具有亲水性的木质基体存在于其中，木塑复合材料必然会面临吸湿性较强、耐久性偏低的问题，同时，木质基体的介入增强了热塑性塑料的刚性，却不可避免地使塑料基体原有的优良韧性大幅降低的问题，提供了一种增强型木塑复合材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种增强型木塑复合材料，其特征在于，包括以下重量份原料：

60～120份杨木粉，8～16份表面修饰竹粉，40～80份热塑性塑料，5～10份无机填料，1～3份偶联剂，加入高速混合机中混合均匀后倒入锥型双螺杆挤出机料筒中挤出成型。

所述表面修饰竹粉为经丁二酸酐表面修饰的交联改性竹粉，丁二酸酐与交联改性竹粉的质量比为1：3～1：5。

所述交联改性竹粉为改性竹粉与戊二醛在酸性条件下加热交联反应制得，所述改性竹粉与戊二醛的质量比为1：3～1：5。

所述改性竹粉为竹片干燥粉碎后与尿素、去离子水、复合菌液混合均匀并有氧发酵3～5天制得。

所述热塑性塑料为聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚氯乙烯中一种或多种。

所述无机填料为云母、滑石粉、二氧化硅、三氧化二铝、二硫化钼、碳酸钙中的一种或多种。

所述偶联剂为硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂中的任意一种。

具体步骤为：

S1.将竹片干燥粉碎后与尿素、去离子水、复合菌液混合均匀并有氧发酵3～5天，干燥得改性竹粉；

S2.将改性竹粉与戊二醛在酸性条件下加热交联，得交联改性竹粉；

S3.将交联改性竹粉与丁二酸酐反应，得表面修饰竹粉；

S4.将杨木粉、表面修饰竹粉、热塑性塑料、无机填料、偶联剂，加入高速混合机中混合均匀后倒入锥型双螺杆挤出机料筒中挤出成型，得增强型木塑复合材料。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明通过微生物处理竹粉，打开纤维素、木质素以及半纤维素间的氢键，将纤维素从木质素和半纤维素的束缚中释放出来，并利用微生物有选择性地去除木质纤维素、半纤维素和果胶等成分，木质素与碳水化合物分离，而且细胞壁也将变得蓬松，提高了纤维素的纯度，在一定程度上降低了纤维素的极性，提高竹粉纤维与热塑性塑料的浸润性，有效增强复合材料的力学性能，同时竹粉与戊二醛交联改性后再经丁二酸酐表面修饰，引入羧基基团，增大了其与热塑性塑料基质的界面粘附力，提高复合材料的力学性能和热稳定性，同时可以降低吸水性能，有效解决了木塑复合材料吸湿性较强、耐久性偏低的问题；

（2）本发明利用表面修饰竹粉填充在杨木粉和热塑性塑料的间隙中，达到增强作用，针对性强，有效提高了抗冲击能力，无空隙和裂纹产生，改善了复合材料的韧性。

具体实施方式