專利名稱：一種竹塑復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種竹塑復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著環(huán)保與經(jīng)濟(jì)時(shí)代的來(lái)臨，成本低、性能好并且具備一定環(huán)境相容性的復(fù)合材料具有越來(lái)越廣闊的市場(chǎng)前景。近年來(lái)，天然植物纖維作為增強(qiáng)材料的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越受大眾的關(guān)注。因?yàn)樗粌H具有資源豐富，價(jià)格低廉，密度比其他無(wú)機(jī)纖維都小，而模量和拉伸強(qiáng)度與無(wú)機(jī)纖維相近的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具有可反復(fù)加工、不易吸水受潮、可生物降解等特點(diǎn)。我國(guó)竹資源豐富，有著“竹子王國(guó)”之稱，而竹纖維作為植物纖維的一類，有其自身的特點(diǎn)，具有獨(dú)特的抗菌、防臭性能及優(yōu)良的著色性、耐磨性，且成本較低，可塑性好。竹塑復(fù)合材料是一種新型的復(fù)合材料，是利用竹質(zhì)纖維填料(粉)和塑料(可用邊角料或廢料)為主要原料，經(jīng)擠出、熱壓成型制得板材。該材料表面光潔，質(zhì)地密實(shí)，既克服了木材強(qiáng)度低和變異性等使用局限性，又克服了有機(jī)材料模量低等缺點(diǎn)，具有較好的力學(xué)及吸音性能，且其耐腐蝕、抗蟲蛀、吸水性小、易回收，是一種新型的代木環(huán)保材料，對(duì)其進(jìn)行深入研究有利于緩解目前木材資源緊缺和塑料廢棄物污染等嚴(yán)重問題，且用途及市場(chǎng)前景非常廣闊，可廣泛應(yīng)用于建筑、包裝、運(yùn)輸和家裝等領(lǐng)域，目前已有大量文獻(xiàn)和專利報(bào)道，對(duì)竹塑復(fù)合材料的研究和開發(fā)應(yīng)用也取得了很大的進(jìn)展。公開號(hào)為CN 102229749 A的專利公開了一種新型竹塑復(fù)合材料，該材料克服了復(fù)合材料因纖維的加入而使沖擊強(qiáng)度大幅度降低的弊端；專利CN 101798414 A公開了一種可降解注塑級(jí)竹塑復(fù)合材料及制備方法，制備出一種易于降解的環(huán)境友好材料。此外，目前根據(jù)實(shí)際需求的不同也開發(fā)出具有特殊性能的竹塑材料，如專利CN 100432139C公開了一種竹塑結(jié)皮發(fā)泡復(fù)合材料及其制`備方法，采用一步擠出生產(chǎn)方法，并添加了冷卻水套，獲得表面結(jié)皮光滑不發(fā)泡與內(nèi)部發(fā)泡的PVC竹塑結(jié)皮發(fā)泡材料，可應(yīng)用于建筑裝飾型材、地板、踢腳板、扶手、園林用板凳、柵欄等領(lǐng)域，是以塑代木的新一代產(chǎn)品。但是，竹纖維和塑料的復(fù)合依然面臨很多技術(shù)難題，如竹纖維是強(qiáng)極性的，親水性好，而塑料是非極性的，疏水性強(qiáng)，導(dǎo)致竹纖維和塑料間的相容性差，界面粘結(jié)力小，從而影響了竹塑復(fù)合材料的復(fù)合性能。此外，竹纖維本身成分的復(fù)雜性也決定了竹塑復(fù)合材料成型加工的難度，如，隨著竹纖維比例的增加，加工流動(dòng)性和力學(xué)性能均隨之降低，不能生產(chǎn)形狀復(fù)雜的制品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題而提供一種機(jī)械性能高、表面光潔度好、耐水耐磨性優(yōu)良的竹塑復(fù)合材料，且該材料易于降解，是一種環(huán)境友好材料。本發(fā)明的另一目的是提供上述竹塑復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明的再一目的是提供上述竹塑復(fù)合材料的應(yīng)用。
本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
一種竹塑復(fù)合材料，由包括以下重量份的組分制成:
竹纖維20-60份，
熱塑性塑料30-70份，
偶聯(lián)劑0.5-2份，
相容劑1.5-5份，
成核劑0.5-2份，
潤(rùn)滑劑0.5-2份，
混合助劑2-5份。優(yōu)選的，所述竹纖維為竹粉，40-100目。優(yōu)選的，所述熱塑性塑料選自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)中的一種或幾種。優(yōu)選的，所述偶聯(lián)劑選自硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種或幾種。
所述硅烷偶聯(lián)劑選自KH550、KH560、KH570，所述鈦酸酯偶聯(lián)劑為NDZ-101。優(yōu)選的，所述相容劑選自馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)、馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)、馬來(lái)酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MAH)中的一種或幾種。優(yōu)選的，所述成核劑選自輕質(zhì)碳酸鈣、滑石粉中的一種或幾種。優(yōu)選的，所述潤(rùn)滑劑選自聚乙烯蠟、硅油、硬脂酸中的一種或幾種。優(yōu)選的，所述混合助劑選自穩(wěn)定劑、抗氧劑、改性劑中的一種或幾種。優(yōu)選的，所述混合助劑為氧化鋅:抗氧劑1010:輔助抗氧劑168:丙烯酸酯共聚物為2:1:1:1的混合物。一種竹塑復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
(O按照以下重量份稱取各組分原料:竹纖維20-60份，熱塑性塑料30-70份，偶聯(lián)劑
0.5-2份，相容劑1.5-5份，成核劑0.5-2份，潤(rùn)滑劑0.5-2份，混合助劑2_5份；
(2)將竹纖維在40-100目篩網(wǎng)過(guò)篩，并在90-100°C下干燥3-5小時(shí)，備用；
(3)將步驟(2)得到的竹纖維和熱塑性塑料置于高速混合機(jī)中加熱混勻，同時(shí)加入偶聯(lián)劑、相容劑、成核劑、潤(rùn)滑劑和混合助劑混合均勻，控制混合溫度在100-12(TC，轉(zhuǎn)速在100-300r/min ;混合均勻后冷卻至20_40°C，得預(yù)混料；
(4)將預(yù)混料置于溫度為160-190°C、轉(zhuǎn)速為40-60r/min的雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融復(fù)合得到竹塑復(fù)合材料熔體；
(5)將步驟(4)中竹塑復(fù)合材料熔體通過(guò)平行雙螺桿擠出機(jī)擠出成型，分切，冷卻，即得竹塑復(fù)合材料。本發(fā)明的竹塑復(fù)合材料應(yīng)用于鋪墊板、內(nèi)外墻板等建筑材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
本發(fā)明的竹塑復(fù)合材料重量輕、尺寸穩(wěn)定性好，相較于木塑復(fù)合材料具有更好的力學(xué)性能和強(qiáng)度，可應(yīng)用于內(nèi)外墻體材料方面；另一方面，該竹塑復(fù)合材料表面光潔度好，耐水、耐磨、耐化學(xué)腐蝕性好，可作為鋪墊板等建筑裝飾材料；同時(shí)，該材料采用價(jià)廉的天然纖維，環(huán)保且易于降解，是一種綠色環(huán)保的新型代木代塑材料。本發(fā)明竹塑復(fù)合材料的制備方法工藝簡(jiǎn)單，易于控制，產(chǎn)品穩(wěn)定性良好。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合各實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明。實(shí)施例1
按照下面的重量稱取原料(重量份):
竹纖維20份，
聚乙烯70份，
偶聯(lián)劑KH5500.5份，
相容劑PE-g-MAH1.5份，
成核劑輕質(zhì)碳酸鈣0.5份，
潤(rùn)滑劑聚乙烯蠟0.5份，
混合助劑2份?；旌现鷦┚唧w為，氧化鋅0.8份，抗氧劑1010 0.4份，輔助抗氧劑168 0.4份，丙烯酸酯共聚物0.4份。將竹纖維在40-100目篩網(wǎng)過(guò)篩，并在90°C下干燥5小時(shí)；然后將上述竹纖維和聚乙烯置于高速混合機(jī)中加熱混勻，同時(shí)加入偶聯(lián)劑、相容劑、潤(rùn)滑劑、成核劑和混合助劑混合均勻，控制混合溫度在100°c，轉(zhuǎn)`速在100r/min ;混合均勻后冷卻至20°C，得預(yù)混料；將上述預(yù)混料置于溫度為160-190°C、轉(zhuǎn)速為40r/min的雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融復(fù)合得到竹塑復(fù)合材料熔體；將上述竹塑復(fù)合材料熔體通過(guò)平行雙螺桿擠出機(jī)擠出成型，分切，冷卻，即得竹塑復(fù)合材料。實(shí)施例2
按照下面的重量稱取原料(重量份):
竹纖維30份，
聚丙烯60份，
偶聯(lián)劑KH5702份，
相容劑PP-g-MAH5份，
成核劑滑石粉2份，
潤(rùn)滑劑硅油2份，
混合助劑3份。其中，氧化鋅1.2份，抗氧劑1010 0.6份，輔助抗氧劑168 0.6份，丙烯酸酯共聚物0.6份。將竹纖維在40-100目篩網(wǎng)過(guò)篩，并在100°C下干燥3小時(shí)；然后將上述竹纖維和聚丙烯置于高速混合機(jī)中加熱混勻，同時(shí)加入偶聯(lián)劑、相容劑、潤(rùn)滑劑、成核劑和混合助劑混合均勻，控制混合溫度在120°C,轉(zhuǎn)速在300r/min ;混合均勻后冷卻至40°C,得預(yù)混料；將上述預(yù)混料置于溫度為160-190°C、轉(zhuǎn)速為60r/min的雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融復(fù)合得到竹塑復(fù)合材料熔體；將上述竹塑復(fù)合材料熔體通過(guò)平行雙螺桿擠出機(jī)擠出成型，分切，冷卻，即得竹塑復(fù)合材料。實(shí)施例3按照下面的重量稱取原料(重量份):
竹纖維40份，
聚氯乙烯50份，
偶聯(lián)劑KH560I份，
相容劑 POE-g-MAH 2.5 份，
成核劑滑石粉1.5份，
潤(rùn)滑劑硬脂酸I份，
混合助劑4份。其中，氧化鋅1.6份，抗氧劑1010 0.8份，輔助抗氧劑168 0.8份，丙烯酸酯共聚物0.8份。將竹纖維在40-100目篩網(wǎng)過(guò)篩，并在95°C下干燥4小時(shí)；然后將上述竹纖維和聚氯乙烯置于高速混合機(jī)中加熱混勻，同時(shí)加入偶聯(lián)劑、相容劑、潤(rùn)滑劑、成核劑和混合助劑混合均勻，控制混合溫度在110°c,轉(zhuǎn)速在180r/min ;混合均勻后冷卻至30 °C,得預(yù)混料；將上述預(yù)混料置于溫度為160-190°C、轉(zhuǎn)速為50r/min的雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融復(fù)合得到竹塑復(fù)合材料熔體；將上述竹塑復(fù)合材料熔體通過(guò)平行雙螺桿擠出機(jī)擠出成型，分切，冷卻，即得竹塑復(fù)合材料。實(shí)施例4
按照下面的重量稱取原料(重量份):
竹纖維50份，
聚丙烯40份，
鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-101 I份，
相容劑PP-g-MAH3份，
成核劑滑石粉I份，
潤(rùn)滑劑硬脂酸I份，
混合助劑2.5份。其中，氧化鋅I份，抗氧劑1010 0.5份，輔助抗氧劑168 0.5份，丙烯酸酯共聚物0.5 份。將竹纖維在40-100目篩網(wǎng)過(guò)篩，并在92°C下干燥3.5小時(shí)；然后將上述竹纖維和聚丙烯置于高速混合機(jī)中加熱混勻，同時(shí)加入偶聯(lián)劑、相容劑、潤(rùn)滑劑、成核劑和混合助劑混合均勻，控制混合溫度在105°C,轉(zhuǎn)速在230r/min ;混合均勻后冷卻至35°C,得預(yù)混料；將上述預(yù)混料置于溫度為160-190°C、轉(zhuǎn)速為45r/min的雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融復(fù)合得到竹塑復(fù)合材料熔體；將上述竹塑復(fù)合材料熔體通過(guò)平行雙螺桿擠出機(jī)擠出成型，分切，冷卻，即得竹塑復(fù)合材料。實(shí)施例5
按照下面的重量稱取原料(重量份):
竹纖維60份，
聚乙烯30份，
鋁酸酯偶聯(lián)劑2份，
相容劑PE-g-MAH1.5份，成核劑輕質(zhì)碳酸鈣2份，
潤(rùn)滑劑硬脂酸0.5份，
混合助劑5份。其中，氧化鋅2份，抗氧劑1010 I份，輔助抗氧劑168 I份，丙烯酸酯共聚物I份。將竹纖維在40-100目篩網(wǎng)過(guò)篩，并在98°C下干燥4.5小時(shí)；然后將上述竹纖維和熱塑性塑料置于高速混合機(jī)中加熱混勻，同時(shí)加入偶聯(lián)劑、相容劑、潤(rùn)滑劑、成核劑和混合助劑混合均勻，控制混合溫度在115°C，轉(zhuǎn)速在280r/min ;混合均勻后冷卻至33°C，得預(yù)混料；將上述預(yù)混料置于溫度為160-190°C、轉(zhuǎn)速為55r/min的雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融復(fù)合得到竹塑復(fù)合材料熔體；將上述竹塑復(fù)合材料熔體通過(guò)平行雙螺桿擠出機(jī)擠出成型,分切，冷卻，即得竹塑復(fù)合材料。對(duì)實(shí)施例1-5制備得到的竹塑復(fù)合材料進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見表I。表I
權(quán)利要求
1.一種竹塑復(fù)合材料，其特征在于，由包括以下重量份的組分制成: 竹纖維20-60份， 熱塑性塑料30-70份， 偶聯(lián)劑0.5-2份， 相容劑1.5-5份， 成核劑0.5-2份， 潤(rùn)滑劑0.5-2份， 混合助劑2-5份。
2.如權(quán)利要求1所述的竹塑復(fù)合材料，其特征在于，所述竹纖維為竹粉，40-100目。
3.如權(quán)利要求1所述的竹塑復(fù)合材料，其特征在于，所述熱塑性塑料選自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯中的一種或幾種。
4.如權(quán)利要求1所述的竹塑復(fù)合材料，其特征在于，所述偶聯(lián)劑選自硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種或幾種。
5.如權(quán)利要求1所述的竹塑復(fù)合材料，其特征在于，所述相容劑選自馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯、馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯、馬來(lái)酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物中的一種或幾種。
6.如權(quán)利要求1所述的竹塑復(fù)合材料，其特征在于，所述成核劑選自輕質(zhì)碳酸鈣、滑石粉中的一種或幾種；所述潤(rùn)滑劑選自聚乙烯蠟、硅油、硬脂酸中的一種或幾種。
7.如權(quán)利要求1所述的竹塑復(fù)合材料，其特征在于，所述混合助劑選自穩(wěn)定劑、抗氧齊U、改性劑中的一種或幾種。
8.如權(quán)利要求1所述的竹塑復(fù)合材料，其特征在于，所述混合助劑為氧化鋅:抗氧劑1010:輔助抗氧劑168:丙烯酸酯共聚物為2:1:1:1的混合物。
9.一種如權(quán)利要求1所述的竹塑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (O按照以下重量份稱取各組分原料:竹纖維20-60份，熱塑性塑料30-70份，偶聯(lián)劑0.5-2份，相容劑1.5-5份 ，成核劑0.5-2份，潤(rùn)滑劑0.5-2份，混合助劑2_5份； (2)將竹纖維在40-100目篩網(wǎng)過(guò)篩，并在90-100°C下干燥3-5小時(shí)，備用； (3)將步驟(2)得到的竹纖維和熱塑性塑料置于高速混合機(jī)中加熱混勻，同時(shí)加入偶聯(lián)劑、相容劑、成核劑、潤(rùn)滑劑和混合助劑混合均勻，控制混合溫度在100-12(TC，轉(zhuǎn)速在100-300r/min ;混合均勻后冷卻至20_40°C，得預(yù)混料； (4)將預(yù)混料置于溫度為160-190°C、轉(zhuǎn)速為40-60r/min的雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融復(fù)合得到竹塑復(fù)合材料熔體； (5)將步驟(4)中竹塑復(fù)合材料熔體通過(guò)平行雙螺桿擠出機(jī)擠出成型，分切，冷卻，即得竹塑復(fù)合材料。
10.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的竹塑復(fù)合材料的應(yīng)用，其特征在于，用于鋪墊板、內(nèi)外墻板的建筑材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種竹塑復(fù)合材料，由包括以下重量份的組分制成竹纖維20-60份，熱塑性塑料30-70份，偶聯(lián)劑0.5-2份，相容劑1.5-5份，成核劑0.5-2份，潤(rùn)滑劑0.5-2份，混合助劑2-5份。本發(fā)明還公開了該竹塑復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明的竹塑復(fù)合材料重量輕、尺寸穩(wěn)定性好，相較于木塑復(fù)合材料具有更好的力學(xué)性能和強(qiáng)度，可應(yīng)用于內(nèi)外墻體材料方面；另一方面，該竹塑復(fù)合材料表面光潔度好，耐水、耐磨、耐化學(xué)腐蝕性好，可作為鋪墊板等建筑裝飾材料；該材料采用價(jià)廉的天然纖維，環(huán)保且易于降解，是一種綠色環(huán)保的新型代木代塑材料。本發(fā)明竹塑復(fù)合材料的制備方法工藝簡(jiǎn)單，易于控制，產(chǎn)品穩(wěn)定性良好。
文檔編號(hào)C08L97/02GK103102556SQ20111036126
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者周一新 申請(qǐng)人:上海杰事杰新材料(集團(tuán))股份有限公司