[发明专利]一种低线性膨胀系数聚乙烯木塑复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种低线性膨胀系数聚乙烯木塑复合材料及其制备方法，包括如下原料：聚乙烯、改性木粉、功能化介孔聚合物微球、聚烯烃接枝马来酸酐、POE、加工助剂，功能化介孔聚合物微球为表面修饰有功能基团氨基或羟基的介孔聚合物微球，改性木粉由改性剂对木粉改性制得，改性剂选自氨基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂中的一种或两种的组合。由本发明所述聚乙烯木塑复合材料制备得到的木塑板材线性膨胀系数低，同时抗冲击强度性能好。

技术领域

本发明属于木塑复合材料技术领域，具体涉及一种低线性膨胀系数聚乙烯木塑复合材料及其制备方法。

背景技术

聚乙烯是一种热塑性树脂，是乙烯均聚合或与α-烯烃共聚合的产物，具有质量轻、强度高、易加工成型、可塑性和弹性好、耐腐蚀性高等特点。聚乙烯木塑复合材料是一种利用聚乙烯代替通常的树脂粘结剂，与质量分数为35％-70％的木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合成新的木质材料，再经注射成型、挤压或者模压等热塑性树脂的加工方法，生产的具备环保、高强，防吸水的板材或型材，可替代木材应用于建筑、装饰、交通运输及家具等领域。

植物纤维的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素，它们中富含羟基，极性较大，热塑性基体PE属于非极性材料，两者的混合相容性不好，导致木塑复合材料普遍的抗冲击性能差，脆性大，易损坏断裂，改善界面相容性最常见的方法是添加界面改性剂，主要有化学偶联剂、界面相容剂、长链脂肪酸及其衍生物等表面活性剂，如专利CN201310044794.7公开的一种聚乙烯木塑及其制备方法，利用界面相容剂马来酸酐接枝聚乙烯使植物纤维的极性和吸水性降低；专利CN201010106349.5公开的一种聚乙烯基木塑复合材料及其制备方法，利用硬脂酸对木纤粉进行表面改性的预处理，使木纤维表面形成一层致密的憎水性薄膜，从而提高其与聚乙烯聚合物的相容性。

线性膨胀系数是木塑复合材料的一项重要质量指标，对于指导木塑复合材料的正确使用和安装具有十分重要的意义，因聚乙烯的线膨胀系数是常规植物纤维的几十至上百倍，线膨胀系数的不匹配造成木塑复合材料高温变形、弯曲、翘曲甚至应力开裂，大大降低了木塑复合材料的视觉效果，严重者会影响木塑复合材料的组装或者使用。以上专利技术虽然一定程度上改善了界面相容性，缩小了各原料间的线膨胀系数差距，但对改善聚乙烯木塑复合材料的线膨胀系数效果甚微。

因此，开发一种具有低线性膨胀系数的聚乙烯木塑复合材料对提高聚乙烯木塑复合材料在建筑、家具等领域的应用，缓解天然木材日趋紧张的压力，减少森林砍伐、促进生态保护等具有重要意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种低线性膨胀系数聚乙烯木塑复合材料及其制备方法，木塑复合材料原料中包括有功能化介孔聚合物微球表面修饰有极性较强的功能基团氨基或羟基和改性木粉，在制备木塑板材的过程中，部分功能化介孔聚合物微球以氢键或共价键形式均匀的附在或分布在改性木粉表面、周围，聚合物微球受因线膨胀系数不匹配产生的应力而产生均匀的形变，即使产生裂纹也会因内部介孔可使裂纹尖端钝化，阻止裂纹继续扩展，应力、形变更均匀，更不会产生极端塌陷，阻止了木塑复合材料的变形、翘曲甚至应力开裂，大大降低了其线性膨胀系数。

为实现上述目的，采取以下技术方案：

一种低线性膨胀系数聚乙烯木塑复合材料，包括如下原料：聚乙烯、改性木粉、功能化介孔聚合物微球、聚烯烃接枝马来酸酐、乙烯辛烯共聚物(POE)、加工助剂，所述功能化介孔聚合物微球为表面修饰有功能基团氨基或羟基的介孔聚合物微球，所述改性木粉由改性剂对木粉改性制得，所述改性剂选自氨基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂中的一种或两种的组合，优选为环氧基硅烷偶联剂。

进一步地，所述低线性膨胀系数聚乙烯木塑复合材料，包括如下重量份原料：40-70份聚乙烯、20-60份改性木粉、10-15份功能化介孔聚合物微球、3-5份聚烯烃接枝马来酸酐、1-3份POE、0.5-2份加工助剂，所述改性剂用量为木粉的3-5wt％。