專利名稱：一種高強(qiáng)耐磨塑木復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于塑料與天然生物高分子的復(fù)合物，具體涉及塑木復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
塑木復(fù)合材料是一種新型環(huán)保復(fù)合材料，它利用廢棄的各種天然木質(zhì)纖維和回收塑料進(jìn)行復(fù)配，添加特種助劑，經(jīng)擠出制成的既似木材但性能卻大大優(yōu)于木材的新型環(huán)保復(fù)合材料。該種材料具有尺寸穩(wěn)定性好、比強(qiáng)度高、可反復(fù)回收利用等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛用于室內(nèi)外建筑、運(yùn)輸、包裝等領(lǐng)域。正是由于塑木復(fù)合材料的眾多優(yōu)點(diǎn)，使其市場增長速度很快，急速擴(kuò)張的市場又為塑木復(fù)合材料更廣泛的應(yīng)用提出了更高的性能要求。如在室外建筑、運(yùn)輸、包裝等領(lǐng)域，要求塑木材料具有較高的強(qiáng)度和較好的耐磨性能，同時(shí)在室外暴曬、老化后仍具有較好的 耐磨性，以便提高塑木材料的使用壽命。目前，增加塑木復(fù)合材料耐磨性的主要方法是向材料中添加納米晶須填料、硅或氟類添加劑等來提高其耐磨性能，延長使用壽命。但該類填料一般價(jià)格較高，如按使用量添力口，將對塑木原料成本產(chǎn)生較大影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有塑木復(fù)合材料存在耐磨性能低，生產(chǎn)成本高的缺點(diǎn)，而提供一種高強(qiáng)耐磨塑木復(fù)合材料，并且還提供所述高強(qiáng)耐磨塑木復(fù)合材料經(jīng)濟(jì)實(shí)用的制備方法。本發(fā)明所述的高強(qiáng)耐磨塑木復(fù)合材料，由包括以下重量份配比的組分制得塑料20 35份、天然木質(zhì)纖維20 70份、阻燃劑5 45份、增容劑I 10份、潤滑劑O. I 3份、增塑劑O. 5 3份、增強(qiáng)耐磨填料5 20份、加工助劑O. 05 4份。優(yōu)選地，上述塑料是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚碳酸酯中的一種或幾種的混合物。優(yōu)選地，上述天然木質(zhì)纖維為木粉、秸桿、稻糠、竹粉中的一種或幾種的混合物。優(yōu)選地，上述的阻燃劑為四苯基(雙酚-A) 二磷酸酯、間苯二酚雙(二苯基)磷酸酯、聚磷酸銨、磷酸三苯酯中的一種或幾種的混合物。優(yōu)選地，上述增容劑為聚乙烯接枝馬來酸酐、聚丙烯接枝馬來酸酐、ABS接枝馬來酸酐、聚苯乙烯接枝馬來酸酐、鈦酸酯、鋁酸酯、異氰酸酯、硅烷偶聯(lián)劑中的一種或幾種的混合物。優(yōu)選地，上述的硅烷偶聯(lián)劑為六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷、乙烯基三(甲氧基乙氧基)娃燒或乙稀基二甲氧基娃燒。優(yōu)選地，上述的潤滑劑為硬脂酸、硬脂酸金屬鹽、乙撐雙硬脂酰胺、脂肪烴蠟或氧化聚乙烯。優(yōu)選地，上述硬脂酸金屬鹽為硬脂酸鈉、硬脂酸鈣或硬脂酸鋅。
優(yōu)選地，上述的增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯或鄰苯二甲酸二丁酯。優(yōu)選地，上述的增強(qiáng)耐磨填料為玻璃纖維、碳纖維、Si3N4, A1203、TiO2, SiC、SiO2,CuO、ZnO、氧化鋅晶須、碳酸鈣中的一種或幾種的混合物。優(yōu)選地，上述的增強(qiáng)耐磨填料為纖維材料、超硬顆粒材料或超細(xì)材料。優(yōu)選地，上述加工助劑為抗氧劑、著色劑中一種或幾種的混合物。優(yōu)選地，上述的抗氧劑為2，2'-亞甲基-雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、抗氧劑168、抗氧劑264、抗氧劑DLTP、抗紫外劑UV531中的一種或幾種的混合物。優(yōu)選地，上述的著色劑為二氧化鈦、炭黑、鐵紅、鐵黃、鈦青綠或鈦青藍(lán)。本發(fā)明所述高強(qiáng)耐磨塑木復(fù)合材料的制備方法，其特征是，所述的制備方法為多層共擠方法，包括以下步驟 (I)按如下重量份配比取料塑料20 35份、天然木質(zhì)纖維20 70份、阻燃劑5 45份、增容劑I 10份、潤滑劑O. I 3份、增塑劑O. 5 3份、加工助劑O. 05 4份；將塑料混煉5 10分鐘；然后加入其它組份，并在高速混合機(jī)中充分混勻，得到混合料(2)按如下重量份配比取料塑料20 35份、天然木質(zhì)纖維20 70份、阻燃劑5 45份、增容劑I 10份、潤滑劑O. I 3份、增塑劑O. 5 3份、增強(qiáng)耐磨填料5 20份、加工助劑O. 05 4份；將塑料混煉5 10分鐘；然后加入其它組份，并在高速混合機(jī)中充分混勻，得到混合料二 ；(3)分別將混合料一和混合料二用雙螺桿擠出機(jī)熔融共混，擠出造粒，加工溫度為150 250°C，轉(zhuǎn)速為160 200轉(zhuǎn)/分鐘；(4)將步驟(3)制得的兩種粒料，分別加入共擠出機(jī)中進(jìn)行共擠成型即得所述高強(qiáng)耐磨塑木復(fù)合材料。優(yōu)選地，上述步驟(3)加工溫度為180 220°C。優(yōu)選地，上述步驟(3)轉(zhuǎn)速為170 190轉(zhuǎn)/分鐘。與現(xiàn)有技術(shù)相比(I)本發(fā)明在塑木復(fù)合材料中添加增強(qiáng)耐磨填料，使塑木異型材具有一般功能外還具有超強(qiáng)耐磨性能，能有效的增強(qiáng)塑木型材的表面耐磨性，提高塑木產(chǎn)品的使用壽命；(2)本發(fā)明采用共擠出工藝，將塑木型材分為多層(兩層或兩層以上)，僅在面層中添加增強(qiáng)耐磨填料，能顯著減少該種填料的使用量，降低生產(chǎn)成本。所生產(chǎn)出的高強(qiáng)耐磨塑木復(fù)合材料不但具有其他塑木型材所具有的特點(diǎn)，還大大降低了生產(chǎn)成本，對擴(kuò)大塑木使用范圍，提高市場占有率具有極大的價(jià)值。
具體實(shí)施例方式以下提供本發(fā)明的一些實(shí)施例，以助于進(jìn)一步理解本發(fā)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于這些實(shí)施例。實(shí)施例I原料組分按重量計(jì)A組分高密度聚乙烯(HDPE) 30份、活化木粉45份(42份木粉和3份乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷)、PE接枝馬來酸酐5份、聚磷酸銨16份、硬脂酸鋅2份、O. 8份抗氧劑1010和I. 2份著色劑。B組分高密度聚乙烯(HDPE) 30份、活化木粉35份(32份木粉和3份乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷)、PE接枝馬來酸酐4份、聚磷酸銨12份、碳纖維9份、氧化鋅6份、硬脂酸鋅2份、O. 8份抗氧劑1010和I. 2份著色劑。對于A組分，先將木粉和乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷在高速混合機(jī)中進(jìn)行充分混合，并在120°C烘箱中活化3小時(shí)制成活化木粉，然后將活化的木粉、HDPE、PE接枝馬來酸酐、聚磷酸銨、硬脂酸鋅、抗氧劑1010和著色劑等分別加入到高速混合機(jī)至混合均勻，然后將混合物料在雙螺桿擠出機(jī)中反應(yīng)擠出制成粒料，螺桿熔融溫度190°C，轉(zhuǎn)速180轉(zhuǎn)/分鐘，擠出物料冷卻后，經(jīng)切粒機(jī)切粒，得到粒料。B組分造粒工藝與A組分相同。將所得A、B組分粒料，分別加入共擠出機(jī)中進(jìn)行共擠成型，制得高強(qiáng)耐磨塑木復(fù)合材料的型材，彎曲強(qiáng)度28MPa，表面耐磨性(G/100r) <0.07。實(shí)施例2 原料組分按重量計(jì)A組分聚丙烯(PP)30份、活化木粉46份(43份木粉和3份乙烯基三甲氧基硅烷)、PP接枝馬來酸酐5份、聚磷酸銨15份、硬脂酸鋅2份、O. 8份抗氧劑1010和I. 2份著色劑。B組分聚丙烯(PP)30份、活化木粉34份(31份木粉和3份乙烯基三甲氧基硅烷)、PP接枝馬來酸酐5份、聚磷酸銨12份、硬脂酸鋅2份、碳纖維9份、氧化鋅晶須6份、O. 8份抗氧劑1010和I. 2份著色劑。對于A組分，先將木粉和乙烯基三甲氧基硅烷在高速混合機(jī)中進(jìn)行充分混合，并在120°C烘箱中活化3小時(shí)制成活化木粉，然后將活化的木粉、PP、PP接枝馬來酸酐、聚磷酸銨、硬脂酸鋅、抗氧劑1010和著色劑等分別加入到高速混合機(jī)至混合均勻，然后將混合物料在雙螺桿擠出機(jī)中反應(yīng)擠出制成粒料，螺桿熔融溫度200°C，轉(zhuǎn)速180轉(zhuǎn)/分鐘，擠出物料冷卻后，經(jīng)切粒機(jī)切粒，得到粒料。B組分造粒工藝與A組分相同。將所得A、B組分粒料，分別加入共擠出機(jī)中進(jìn)行共擠成型，制得高強(qiáng)耐磨塑木復(fù)合材料的型材，彎曲強(qiáng)度56MPa，表面耐磨性(G/100r) ( O. 07。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)耐磨塑木復(fù)合材料，其特征是，由包括以下重量份配比的組分制得塑料20 35份、天然木質(zhì)纖維20 70份、阻燃劑5 45份、增容劑I 10份、潤滑劑O. I 3份、增塑劑O. 5 3份、增強(qiáng)耐磨填料5 20份、加工助劑O. 05 4份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高強(qiáng)耐磨塑木復(fù)合材料，其特征是，所述塑料是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚碳酸酯中的一種或幾種的混合物；所述天然木質(zhì)纖維為木粉、秸桿、稻糠、竹粉中的一種或幾種的混合物；所述的阻燃劑為四苯基(雙酚-A) 二磷酸酯、間苯二酚雙(二苯基)磷酸酯、聚磷酸銨、磷酸三苯酯中的一種或幾種的混合物；所述增容劑為聚乙烯接枝馬來酸酐、聚丙烯接枝馬來酸酐、ABS接枝馬來酸酐、聚苯乙烯接枝馬來酸酐、鈦酸酯、鋁酸酯、異氰酸酯、硅烷偶聯(lián)劑中的一種或幾種的混合物；所述的潤滑劑為硬脂酸、硬脂酸金屬鹽、乙撐雙硬脂酰胺、脂肪烴蠟或氧化聚乙烯；所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯或鄰苯二甲酸二丁酯；所述的增強(qiáng)耐磨填料為玻璃纖維、碳纖維、Si3N4、A1203、TiO2, SiC、SiO2, CuO, ZnO、氧化鋅晶須、碳酸鈣中的一種或幾種的混合物；所述加工助劑為抗氧劑、著色劑中一種或幾種的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)耐磨塑木復(fù)合材料，其特征是，所述的硅烷偶聯(lián)劑為六甲基_■娃氣燒、TK甲基_■娃氧燒、乙稀基二(甲氧基乙氧基)娃燒或乙稀基二甲氧基娃燒。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)耐磨塑木復(fù)合材料，其特征是，所述硬脂酸金屬鹽為硬脂酸鈉、硬脂酸鈣或硬脂酸鋅。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)耐磨塑木復(fù)合材料，其特征是，所述的增強(qiáng)耐磨填料為纖維材料、超硬顆粒材料或超細(xì)材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)耐磨塑木復(fù)合材料，其特征是，所述的抗氧劑為2，2'-亞甲基-雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、抗氧劑168、抗氧劑264、抗氧劑DLTP、抗紫外劑UV531中的一種或幾種的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)耐磨塑木復(fù)合材料，其特征是，所述的著色劑為二氧化鈦、炭黑、鐵紅、鐵黃、鈦青綠或鈦青藍(lán)。
8.權(quán)利要求I至7任一項(xiàng)權(quán)利要求所述高強(qiáng)耐磨塑木復(fù)合材料的制備方法，其特征是，所述的制備方法為多層共擠方法，包括以下步驟 (1)按如下重量份配比取料塑料20 35份、天然木質(zhì)纖維20 70份、阻燃劑5 45份、增容劑I 10份、潤滑劑O. I 3份、增塑劑O. 5 3份、加工助劑O. 05 4份；將塑料混煉5 10分鐘；然后加入其它組份，并在高速混合機(jī)中充分混勻，得到混合料一； (2)按如下重量份配比取料塑料20 35份、天然木質(zhì)纖維20 70份、阻燃劑5 45份、增容劑I 10份、潤滑劑O. I 3份、增塑劑O. 5 3份、增強(qiáng)耐磨填料5 20份、加工助劑O. 05 4份；將塑料混煉5 10分鐘；然后加入其它組份，并在高速混合機(jī)中充分混勻，得到混合料二 ； (3)分別將混合料一和混合料二用雙螺桿擠出機(jī)熔融共混，擠出造粒，加工溫度為150 250°C，轉(zhuǎn)速為160 200轉(zhuǎn)/分鐘； (4)將步驟(3)制得的兩種粒料，分別加入共擠出機(jī)中進(jìn)行共擠成型即得所述高強(qiáng)耐磨塑木復(fù)合材料。
9.權(quán)利要求8所述高強(qiáng)耐磨塑木復(fù)合材料的制備方法，其特征是，所述步驟(3)加工溫度為180 220°C。
10.權(quán)利要求8所述高強(qiáng)耐磨塑木復(fù)合材料的制備方法，其特征是，所述步驟(3)轉(zhuǎn)速為170 190轉(zhuǎn)/分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及塑木復(fù)合材料，提供一種高強(qiáng)耐磨塑木復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明所述的高強(qiáng)耐磨塑木復(fù)合材料，由包括以下重量份配比的組分制得塑料20～35份、天然木質(zhì)纖維20～70份、阻燃劑5～45份、增容劑1～10份、潤滑劑0.1～3份、增塑劑0.5～3份、增強(qiáng)耐磨填料5～20份、加工助劑0.05～4份。本發(fā)明采用共擠出工藝，將塑木型材分為多層(兩層或兩層以上)，僅在面層中添加增強(qiáng)耐磨填料，能顯著減少該種填料的使用量，降低生產(chǎn)成本。所生產(chǎn)出的高強(qiáng)耐磨塑木復(fù)合材料不但具有其他塑木型材所具有的特點(diǎn)，還大大降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號C08K3/22GK102924941SQ20111022618
公開日2013年2月13日 申請日期2011年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月8日
發(fā)明者程青民, 張翔, 黃旭江, 閆梨, 王文平 申請人:深圳市格林美高新技術(shù)股份有限公司