一種玄武巖長纖維增強(qiáng)木塑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種玄武巖長纖維增強(qiáng)木塑及其制備方法，包括表面改性玄武巖長纖維、造粒、擠出三個(gè)步驟，將經(jīng)過表面改性處理的玄武巖長纖維用于增強(qiáng)木塑材料，相容性好，玄武巖長纖維分別插入第三區(qū)和第四區(qū)的開孔處，在經(jīng)過第三區(qū)時(shí)，較多纖維被剪切成3-10mm的中短纖維，在經(jīng)過第四區(qū)時(shí)，長纖維收到的剪切力較小，纖維長度一般為10-20mm，這樣一來，在木塑型材內(nèi)就分布了3-20mm的玄武巖纖維，結(jié)合合理選擇各組分的重量份數(shù)，最終產(chǎn)品的彎曲強(qiáng)度、彎曲彈性模量、抗沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能都得到了顯著的提升。
【專利說明】一種玄武巖長纖維增強(qiáng)木塑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種木塑材料，具體涉及一種玄武巖長纖維增強(qiáng)木塑及其制備方法，屬于材料領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]玄武巖纖維(Basalt Fiber,簡稱BF)是天然玄武巖礦石經(jīng)高溫熔融后通過鉬銠合金拉絲制成的一種新型高性能纖維，近年來隨著全球低能耗生產(chǎn)裝置的誕生，其高性價(jià)比優(yōu)勢(shì)逐漸凸顯出來。玄武巖纖維原料來源廣、成本低，并具有耐高溫、耐腐蝕、隔熱、吸音及低吸濕等優(yōu)良性能，被認(rèn)為有望代替價(jià)格昂貴的碳纖維而成為新興高強(qiáng)纖維，已廣泛應(yīng)用于交通路面，建筑加固等諸多領(lǐng)域。
[0003]玄武巖纖維還可以用于增強(qiáng)木塑材料，將玄武巖纖維用硅烷偶聯(lián)劑處理后，與普通木塑的原料經(jīng)過造粒和擠出的多重剪切加工，實(shí)際保留在材料中的起增強(qiáng)作用的玄武巖纖維長度一般小于1mm，其強(qiáng)度比普通木塑大幅提高，彎曲強(qiáng)度高達(dá)60-75MPa，彎曲彈性模量高達(dá)4500-5000MPa，沖擊強(qiáng)度高達(dá)15_18kJ/m2，但這并沒有充分發(fā)揮玄武巖長纖維的高強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種力學(xué)性能超級(jí)優(yōu)異的長纖維增強(qiáng)木塑及其制備方法。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0006]一種玄武巖長纖維增強(qiáng)木塑，包含如下組分且各組分的重量份數(shù)分別為:改性玄武巖長纖維:0.1-0.5份；木纖維:40-60份；廢塑料PE或PP:30-40份；相容劑:3_5份；潤滑劑3-6份。
[0007]前述改性玄武巖長纖維是將長卷玄武巖纖維浸泡或以一定速度通過裝有改性劑的溶劑槽中而制成的，所述改性劑包括如下組分且各組分的重量份數(shù)分別為:鈦酸酯:10-40份；硅烷偶聯(lián)劑:10-40份；環(huán)氧丙烯酸樹脂:20-40份；異氰尿酸三縮水甘油酯:20-40 份。
[0008]前述潤滑劑包括硬脂酸、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、石蠟的一種或幾種。
[0009]前述相容劑為馬來酸酐接枝PE。
[0010]前述的一種玄武巖長纖維增強(qiáng)木塑的制備方法，包括如下步驟:
[0011]S1、表面改性玄武巖長纖維:將10-40份鈦酸酯、10-40份硅烷偶聯(lián)劑、20_40份環(huán)氧丙烯酸樹脂及20-40份異氰尿酸三縮水甘油酯混合均勻制成改性劑置于一溶劑槽內(nèi)，然后將直徑為5-30微米的玄武巖長卷纖維以l_2m/min的速度通過溶劑槽內(nèi)，纖維浸入改性劑中，改性劑中的四種組分均與玄武巖長纖維表面的羥基發(fā)生反應(yīng)，然后再以l_3m/min的速度將纖維通過微波干燥箱干燥成卷；
[0012]S2、造粒:將木纖維:40-60份、廢塑料PE或PP:30~40份、馬來酸酐接枝PE相容劑:3-5份、潤滑劑3-6份混合造粒；
[0013]S3、擠出:將步驟S2造粒后的物料加入錐形雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出成型，錐形雙螺桿擠出機(jī)共有按進(jìn)料方向順序設(shè)置的四個(gè)區(qū)，在第三區(qū)和第四區(qū)的機(jī)筒正上方中心位置各開一個(gè)孔，孔直徑為l_2cm，成卷的經(jīng)表面處理的玄武巖纖維分別插入第三區(qū)和第四區(qū)的兩個(gè)開孔處，混合擠出得到玄武巖長纖維增強(qiáng)木塑。
[0014]優(yōu)選地，步驟SI中，干燥溫度為60-80°C。
[0015]本發(fā)明的有益之處在于:本發(fā)明將經(jīng)過表面改性處理的玄武巖長纖維用于增強(qiáng)木塑材料，相容性好，玄武巖長纖維分別插入第三區(qū)和第四區(qū)的開孔處，在經(jīng)過第三區(qū)時(shí)，較多纖維被剪切成3-10_的中短纖維，在經(jīng)過第四區(qū)時(shí)，長纖維收到的剪切力較小，纖維長度一般為10-20mm,這樣一來,在木塑型材內(nèi)就分布了 3_20mm的玄武巖纖維,結(jié)合合理選擇各組分的重量份數(shù)，最終產(chǎn)品的彎曲強(qiáng)度、彎曲彈性模量、抗沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能都得到了顯著的提升。

【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作具體的介紹。
[0017]實(shí)施例1
[0018]S1、表面改性玄武巖長纖維:將20份鈦酸酯、20份硅烷偶聯(lián)劑、40份環(huán)氧丙烯酸樹脂及20份異氰尿酸三縮水甘油酯混合均勻制成改性劑置于一溶劑槽內(nèi)，然后將直徑為5微米的玄武巖長卷纖維以lm/min的速度通過溶劑槽內(nèi)，纖維浸入改性劑中，改性劑中的四種組分均與玄武巖長纖維表面的羥基發(fā)生反應(yīng)，然后再以lm/min的速度將纖維通過微波干燥箱干燥成卷，干燥溫度為75°C ;改性后的玄武巖長纖維與木塑材料的相容性好，因而能夠成功地將其應(yīng)用于增強(qiáng)木塑材料的力學(xué)性能；
[0019]S2、造粒:將木纖維:49份、廢塑料PE:40份、馬來酸酐接枝PE相容劑:5份、潤滑劑硬脂酸6份混合造粒；
[0020]S3、擠出:將步驟S2造粒后的物料加入錐形雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出成型，錐形雙螺桿擠出機(jī)共有按進(jìn)料方向順序設(shè)置的四個(gè)區(qū)，在第三區(qū)和第四區(qū)的機(jī)筒正上方中心位置各開一個(gè)孔，孔直徑為1.5cm，成卷的經(jīng)表面處理的玄武巖纖維分別插入第三區(qū)和第四區(qū)的兩個(gè)開孔處，重量份為0.1份(以步驟S2中的原料為重量基準(zhǔn))，力學(xué)性能得到顯著提升。
[0021]實(shí)施例2
[0022]實(shí)施例2與實(shí)施例1大致相同，區(qū)別之處在于組分含量和工藝參數(shù)有所差別，具體如下。
[0023]S1、表面改性玄武巖長纖維:將40份鈦酸酯、30份硅烷偶聯(lián)劑、20份環(huán)氧丙烯酸樹脂及30份異氰尿酸三縮水甘油酯混合均勻制成改性劑置于一溶劑槽內(nèi)，然后將直徑為30微米的玄武巖長卷纖維以2m/min的速度通過溶劑槽內(nèi)，纖維浸入改性劑中，改性劑中的四種組分均與玄武巖長纖維表面的羥基發(fā)生反應(yīng)，然后再以3m/min的速度將纖維通過微波干燥箱干燥成卷，干燥溫度為60°C ；
[0024]S2、造粒:將木纖維:60份、廢塑料PP:30份、馬來酸酐接枝PE相容劑:3份、潤滑劑3份混合造粒；
[0025]S3、擠出:將步驟S2造粒后的物料加入錐形雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出成型，錐形雙螺桿擠出機(jī)共有按進(jìn)料方向順序設(shè)置的四個(gè)區(qū)，在第三區(qū)和第四區(qū)的機(jī)筒正上方中心位置各開一個(gè)孔，孔直徑為2cm，成卷的經(jīng)表面處理的玄武巖纖維分別插入第三區(qū)和第四區(qū)的兩個(gè)開孔處，重量份為0.3份(以步驟S2中的原料為重量基準(zhǔn))，混合擠出得到玄武巖長纖維增強(qiáng)木塑，力學(xué)性能得到顯著提升。
[0026]實(shí)施例3
[0027]實(shí)施例3與實(shí)施例1大致相同，區(qū)別之處在于組分含量和工藝參數(shù)有所差別，具體如下。
[0028]S1、表面改性玄武巖長纖維:將10份鈦酸酯、40份硅烷偶聯(lián)劑、30份環(huán)氧丙烯酸樹脂及40份異氰尿酸三縮水甘油酯混合均勻制成改性劑置于一溶劑槽內(nèi)，然后將直徑為20微米的玄武巖長卷纖維以2m/min的速度通過溶劑槽內(nèi)，纖維浸入改性劑中，改性劑中的四種組分均與玄武巖長纖維表面的羥基發(fā)生反應(yīng)，然后再以2m/min的速度將纖維通過微波干燥箱干燥成卷，干燥溫度為70°C ；
[0029]S2、造粒:將木纖維:40份、廢塑料PP:35份、馬來酸酐接枝PE相容劑:4份、潤滑劑5份混合造粒；
[0030]S3、擠出:將步驟S2造粒后的物料加入錐形雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出成型，錐形雙螺桿擠出機(jī)共有按進(jìn)料方向順序設(shè)置的四個(gè)區(qū)，在第三區(qū)和第四區(qū)的機(jī)筒正上方中心位置各開一個(gè)孔，孔直徑為1cm，成卷的經(jīng)表面處理的玄武巖纖維分別插入第三區(qū)和第四區(qū)的兩個(gè)開孔處，重量份為0.5份(以步驟S2中的原料為重量基準(zhǔn))，混合擠出得到玄武巖長纖維增強(qiáng)木塑，力學(xué)性能得到顯著提升。
[0031]性能檢測(cè)
[0032]為了更好地說明本發(fā)明，下面對(duì)各實(shí)施例得到的木塑材料的性能進(jìn)行測(cè)試，采用行業(yè)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行彎曲強(qiáng)度、彎曲彈性模量及抗沖擊強(qiáng)度測(cè)試，同時(shí)，結(jié)合對(duì)比例進(jìn)行比較，對(duì)比例為市購的玄武巖纖維增強(qiáng)木塑(如【背景技術(shù)】部分所述)，測(cè)試結(jié)果見表1。
[0033]

【權(quán)利要求】
1.一種玄武巖長纖維增強(qiáng)木塑，其特征在于，包含如下組分且各組分的重量份數(shù)分別為: 改性玄武巖長纖維:0.1-0.5份； 木纖維:40-60份； 廢塑料PE或PP:30-40份； 相容劑:3-5份； 潤滑劑3-6份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種玄武巖長纖維增強(qiáng)木塑，其特征在于，所述改性玄武巖長纖維是將長卷玄武巖纖維浸泡或以一定速度通過裝有改性劑的溶劑槽中而制成的，所述改性劑包括如下組分且各組分的重量份數(shù)分別為: 鈦酸酯=10-40份； 硅烷偶聯(lián)劑:10-40份； 環(huán)氧丙烯酸樹脂:20-40份； 異氰尿酸三縮水甘油酯:20-40份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種玄武巖長纖維增強(qiáng)木塑，其特征在于，所述潤滑劑包括硬脂酸、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、石蠟的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種玄武巖長纖維增強(qiáng)木塑，其特征在于，所述相容劑為馬來酸酐接枝PE。
5.如權(quán)利要求1所述的一種玄武巖長纖維增強(qiáng)木塑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 51、表面改性玄武巖長纖維:將10-40份鈦酸酯、10-40份硅烷偶聯(lián)劑、20-40份環(huán)氧丙烯酸樹脂及20-40份異氰尿酸三縮水甘油酯混合均勻制成改性劑置于一溶劑槽內(nèi)，然后將直徑為5-30微米的玄武巖長卷纖維以l-2m/min的速度通過溶劑槽內(nèi)，纖維浸入改性劑中，改性劑中的四種組分均與玄武巖長纖維表面的羥基發(fā)生反應(yīng)，然后再以l_3m/min的速度將纖維通過微波干燥箱干燥成卷； 52、造粒:將木纖維:40-60份、廢塑料PE或PP:30-40份、馬來酸酐接枝PE相容劑:3_5份、潤滑劑3-6份混合造粒； 53、擠出:將步驟S2造粒后的物料加入錐形雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出成型，錐形雙螺桿擠出機(jī)共有按進(jìn)料方向順序設(shè)置的四個(gè)區(qū)，在第三區(qū)和第四區(qū)的機(jī)筒正上方中心位置各開一個(gè)孔，孔直徑為l-2cm，成卷的經(jīng)表面處理的玄武巖纖維分別插入第三區(qū)和第四區(qū)的兩個(gè)開孔處，混合擠出得到玄武巖長纖維增強(qiáng)木塑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述步驟SI中，干燥溫度為60-80。。。
【文檔編號(hào)】C08K9/04GK104073012SQ201410309726
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】許世華, 何軍, 李靖, 戴東花, 嚴(yán)永剛, 陳龍 申請(qǐng)人:江蘇旭華圣洛迪建材有限公司