本發(fā)明涉及高分子復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高強(qiáng)度竹塑微發(fā)泡復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：
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、熱壓成型加工制備各種型材；其中，竹塑發(fā)泡復(fù)合材料與一般竹塑復(fù)合材料相比，具有重量輕、原料用量少、外觀有木質(zhì)感、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，是一種新型環(huán)保材料，但由于現(xiàn)有技術(shù)上的限制，這種材料也普遍存在硬度不強(qiáng)、韌性不夠、不耐磨、外觀木質(zhì)感不強(qiáng)等缺陷。為了克服竹塑發(fā)泡復(fù)合材料的上述缺陷，人們從微孔泡沫塑料的制備中受到啟發(fā)，著手對竹塑微發(fā)泡復(fù)合材料進(jìn)行研究開發(fā)。貴州大學(xué)趙武學(xué)等采用注塑成型方法，在二次開模條件下制備微發(fā)泡聚丙烯（PP）/竹粉復(fù)合材料。竹塑微發(fā)泡復(fù)合材料可獲得優(yōu)異的性能，如比剛度和沖擊強(qiáng)度高、質(zhì)量輕等，可被廣泛應(yīng)用于包裝、運(yùn)輸、景觀、隔熱、隔音等領(lǐng)域，其不但可以發(fā)揮竹塑復(fù)合材料的優(yōu)異性能，還可以獲得發(fā)泡產(chǎn)品的獨(dú)特性能，將其產(chǎn)業(yè)化有利于資源綜合利用和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。現(xiàn)有的竹塑微發(fā)泡技術(shù)能夠制備泡孔均勻細(xì)密、尺寸穩(wěn)定性好的產(chǎn)品，但是也存在力學(xué)強(qiáng)度上的不足，限制了其在較高強(qiáng)度場合的應(yīng)用。中國專利CN100432139C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，此方法具有生產(chǎn)效率高，制備的材料表面光潔度好的優(yōu)點(diǎn)，但是其強(qiáng)度有待進(jìn)一步提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
基于現(xiàn)有技術(shù)的限制和性能上的缺陷，本發(fā)明的第一目的是提供一種高強(qiáng)度竹塑微發(fā)泡復(fù)合材料，其具有強(qiáng)度高、重量輕、尺寸穩(wěn)定性好、力學(xué)性能優(yōu)良、表面光潔度好、耐水、耐磨、耐化學(xué)腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的第二目的是提供上述高強(qiáng)度竹塑微發(fā)泡復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種高強(qiáng)度竹塑微發(fā)泡復(fù)合材料，其由包括以下重量份的組分制成：熱塑性塑料100份，竹纖維40-80份，偶聯(lián)劑0.5-2份，相容劑1.5-5份，發(fā)泡劑4-8份，增強(qiáng)劑5-10份，混合助劑2-10份。較佳地，所述熱塑性塑料選自聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）或聚氯乙烯（PVC）中的一種或幾種。較佳地，所述竹纖維為粒徑范圍40-120目的竹粉。較佳地，所述偶聯(lián)劑選自KH550、KH560或KH570中的一種或幾種。較佳地，所述相容劑選自馬來酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）、馬來酸酐接枝聚乙烯（PE-g-MAH）或馬來酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物（POE-g-MAH）中的一種或幾種。較佳地，所述發(fā)泡劑選自偶氮二甲酰胺、碳酸氫鈉或磺酸肼。較佳地，所述增強(qiáng)劑選自塑料增強(qiáng)劑DH-2、DH-3或DH-4中的一種或幾種。較佳地，所述混合助劑為氧化鋅：滑石粉：硬脂酸：抗氧劑1010的重量比為2:1:1:1的混合物。一種上述的高強(qiáng)度竹塑微發(fā)泡復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：（1）按照以下重量份稱取各組分：熱塑性塑料100份，偶聯(lián)劑0.5-2份，相容劑1.5-5份，發(fā)泡劑4-8份，增強(qiáng)劑5-10份，混合助劑2-10份；將竹纖維過40-120目篩，然后稱取40-80重量份，并在95-105℃下干燥3-5小時(shí)，備用；（2）將上述熱塑性塑料、竹纖維、偶聯(lián)劑、相容劑、增強(qiáng)劑和混合助劑混合后在同向雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出溫度在160-190℃，得到竹纖維增強(qiáng)熱塑性塑料增強(qiáng)粒料；（3）將步驟（2）中得到的竹纖維增強(qiáng)熱塑性塑料增強(qiáng)粒料與發(fā)泡劑在高速攪拌機(jī)中充分混合均勻，在注塑機(jī)中二次開模成型，注射溫度在170-190℃，注射速度在30-40%，注射壓力在30-50MPa，注射時(shí)間為30-60s，得到高強(qiáng)度竹塑微發(fā)泡復(fù)合材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：（1）本發(fā)明制備的微發(fā)泡竹塑復(fù)合材料強(qiáng)度高、重量輕、尺寸穩(wěn)定性好，相較于純竹塑復(fù)合材料具有更好的力學(xué)性能和強(qiáng)度；（2）本發(fā)明制備的微發(fā)泡竹塑復(fù)合材料在不降低力學(xué)性能的條件下，既減輕了材料的重量，同時(shí)又節(jié)約了原材料成本，得到質(zhì)輕價(jià)廉、綜合性能良好的高強(qiáng)度微發(fā)泡竹塑復(fù)合材料；（3）本發(fā)明制備的微發(fā)泡竹塑復(fù)合材料表面光潔度好，耐水、耐磨、耐化學(xué)腐蝕性，可應(yīng)用于包裝、運(yùn)輸、景觀、隔熱、隔音等領(lǐng)域；（4）本發(fā)明的制備方法工藝簡單，易于控制，所得產(chǎn)品穩(wěn)定性良好。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)該理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。在實(shí)際應(yīng)用中技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明做出的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1（1）按照以下重量份稱取原料：熱塑性塑料PE100份，竹纖維40份，偶聯(lián)劑KH5500.5份，相容劑PP-g-MAH1.5份，發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺4份，增強(qiáng)劑DH-25份，混合助劑2份，其中，熱塑性塑料PE為發(fā)泡用PE樹脂MH602，購于上海翔超化工貿(mào)易有限公司；混合助劑具體包括氧化鋅0.8份，滑石粉0.4份，硬脂酸1680.4份，抗氧劑10100.4份；此外，在其它實(shí)施例中，熱塑性塑料PE還可選用上海翔超化工貿(mào)易有限公司其他型號的發(fā)泡用PE樹脂；將竹纖維在40目篩網(wǎng)過篩，并在105℃下干燥3小時(shí)；（2）將上述熱塑性塑料PE、竹纖維、偶聯(lián)劑、相容劑、增強(qiáng)劑和混合助劑混合后在同向雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出溫度在160-190℃，得到竹纖維增強(qiáng)熱塑性塑料增強(qiáng)粒料；（3）將步驟（2）中得到的竹纖維增強(qiáng)熱塑性塑料增強(qiáng)粒料與發(fā)泡劑在高速攪拌機(jī)中充分混合均勻，在注塑機(jī)中二次開模成型，注射溫度在170℃，注射速度在30%，注射壓力在30MPa，注射時(shí)間為30s，即得高強(qiáng)度竹塑微發(fā)泡復(fù)合材料。此材料的性能測試數(shù)據(jù)見表1。實(shí)施例2（1）按照以下重量份稱取原料：熱塑性塑料PP100份，竹纖維50份，偶聯(lián)劑KH5601份，相容劑PE-g-MAH2份，發(fā)泡劑碳酸氫鈉5份，增強(qiáng)劑DH-37.5份，混合助劑4份，其中，熱塑性塑料PP為發(fā)泡用PP樹脂M1200E，購于上海翔超化工貿(mào)易有限公司；混合助劑具體包括氧化鋅1.6份，滑石粉0.8份，硬脂酸1680.8份，抗氧劑10100.8份；此外，在其它實(shí)施例中，熱塑性塑料PP還可選用上海翔超化工貿(mào)易有限公司其他型號的發(fā)泡用PP樹脂；將竹纖維在60目篩網(wǎng)過篩，并在100℃下干燥4小時(shí)；（2）將上述熱塑性塑料PP、竹纖維、偶聯(lián)劑、相容劑、增強(qiáng)劑和混合助劑等在同向雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出溫度在160-190℃，得到竹纖維增強(qiáng)熱塑性塑料增強(qiáng)粒料；（3）將步驟（2）中得到的竹纖維增強(qiáng)熱塑性塑料增強(qiáng)粒料與發(fā)泡劑在高速攪拌機(jī)中充分混合均勻，在注塑機(jī)中二次開模成型，注射溫度在180℃，注射速度在35%，注射壓力在40MPa，注射時(shí)間為45s，即得高強(qiáng)度竹塑微發(fā)泡復(fù)合材料。此材料的性能測試數(shù)據(jù)見表1。實(shí)施例3（1）按照以下重量份稱取原料：熱塑性塑料PVC100份，竹纖維60份，偶聯(lián)劑KH5701.5份，相容劑POE-g-MAH3份，發(fā)泡劑磺酸肼6份，增強(qiáng)劑DH-47.5份，混合助劑6份，其中，熱塑性塑料PVC為發(fā)泡用PVC樹脂WS-1300，購于上海翔超化工貿(mào)易有限公司；混合助劑具體包括氧化鋅2.4份，滑石粉1.2份，硬脂酸1681.2份，抗氧劑10101.2份；此外，在其它實(shí)施例中，熱塑性塑料PVC還可選用上海翔超化工貿(mào)易有限公司其他型號的發(fā)泡用PVC樹脂；將竹纖維在80目篩網(wǎng)過篩，并在95℃下干燥5小時(shí)；（2）將上述熱塑性塑料PVC、竹纖維、偶聯(lián)劑、相容劑、增強(qiáng)劑和混合助劑等在同向雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出溫度在160-190℃，得到竹纖維增強(qiáng)熱塑性塑料增強(qiáng)粒料；（3）將步驟（2）中得到的竹纖維增強(qiáng)熱塑性塑料增強(qiáng)粒料與發(fā)泡劑在高速攪拌機(jī)中充分混合均勻，在注塑機(jī)中二次開模成型，注射溫度在190℃，注射速度在40%，注射壓力在50MPa，注射時(shí)間為60s，即得高強(qiáng)度竹塑微發(fā)泡復(fù)合材料。此材料的性能測試數(shù)據(jù)見表1。實(shí)施例4（1）按照以下重量份稱取原料：熱塑性塑料PP100份，竹纖維70份，偶聯(lián)劑KH5702份，相容劑PP-g-MAH4份，發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺7份，增強(qiáng)劑DH-37.5份，混合助劑8份，其中，熱塑性塑料PP為發(fā)泡用PP樹脂M1200E，購于上海翔超化工貿(mào)易有限公司；混合助劑具體包括氧化鋅3.2份，滑石粉1.6份，硬脂酸1681.6份，抗氧劑10101.6份；此外，在其它實(shí)施例中，熱塑性塑料PP還可選用上海翔超化工貿(mào)易有限公司其他型號的發(fā)泡用PP樹脂；將竹纖維在100目篩網(wǎng)過篩，并在95℃下干燥5小時(shí)；（2）將上述熱塑性塑料PP、竹纖維、偶聯(lián)劑、相容劑、增強(qiáng)劑和混合助劑等在同向雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出溫度在160-190℃，得到竹纖維增強(qiáng)熱塑性塑料增強(qiáng)粒料；（3）將步驟（2）中得到的竹纖維增強(qiáng)熱塑性塑料增強(qiáng)粒料與發(fā)泡劑在高速攪拌機(jī)中充分混合均勻，在注塑機(jī)中二次開模成型，注射溫度在185℃，注射速度在30%，注射壓力在40MPa，注射時(shí)間為45s，即得高強(qiáng)度竹塑微發(fā)泡復(fù)合材料。此材料的性能測試數(shù)據(jù)見表1。實(shí)施例5（1）按照以下重量份稱取原料：熱塑性塑料PVC100份，竹纖維80份，偶聯(lián)劑KH5702份，相容劑PP-g-MAH5份，發(fā)泡劑碳酸氫鈉8份，增強(qiáng)劑DH-210份，混合助劑10份，其中，熱塑性塑料PVC為發(fā)泡用PVC樹脂WS-1300，購于上海翔超化工貿(mào)易有限公司；混合助劑具體包括氧化鋅4份，滑石粉2份，硬脂酸1682份，抗氧劑10102份；此外，在其它實(shí)施例中，熱塑性塑料PVC還可選用上海翔超化工貿(mào)易有限公司其他型號的發(fā)泡用PVC樹脂；將竹纖維在120目篩網(wǎng)過篩，并在100℃下干燥5小時(shí)；（2）將上述熱塑性塑料PVC、竹纖維、偶聯(lián)劑、相容劑、增強(qiáng)劑和混合助劑等在同向雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出溫度在160-190℃，得到竹纖維增強(qiáng)熱塑性塑料增強(qiáng)粒料；（3）將步驟（2）中得到的竹纖維增強(qiáng)熱塑性塑料增強(qiáng)粒料、發(fā)泡劑等在高速攪拌機(jī)中充分混合均勻，在注塑機(jī)中二次開模成型，注射溫度在180℃，注射速度在32%，注射壓力在30MPa，注射時(shí)間為50s，即得高強(qiáng)度竹塑微發(fā)泡復(fù)合材料。此材料的性能測試數(shù)據(jù)見表1。現(xiàn)有的純竹塑復(fù)合材料及實(shí)施例1-5制備得到的高強(qiáng)度竹塑微發(fā)泡復(fù)合材料的性能測試結(jié)果見表1。表1從表1的數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明制備的高強(qiáng)度竹塑微發(fā)泡復(fù)合材料強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、性能好，拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能相較于純竹塑復(fù)合材料有明顯提高；在不降低力學(xué)性能的條件下，既減輕了材料的重量，又節(jié)約了原材料成本，得到質(zhì)輕價(jià)廉、綜合性能良好的高強(qiáng)度微發(fā)泡竹塑復(fù)合材料；而且洛氏硬度測試也表明，材料硬度大，尺寸穩(wěn)定性和表面光潔度好；此外，本發(fā)明實(shí)施例的制備方法工藝簡單，易于控制，所得產(chǎn)品穩(wěn)定性良好，可應(yīng)用于包裝、運(yùn)輸、景觀、隔熱、隔音等領(lǐng)域，是一種綠色環(huán)保的新型代木代塑復(fù)合材料。