專利名稱：一種木塑復合材料及其制備工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種木塑復合材料及其制備工藝，尤其是涉及一種以天然木粉與熱塑 性塑料為基料，并添加相關改性助劑制成的木塑復合材料及其制備工藝。
背景技術：
木塑復合材料性能優良，使用方便，可鋸、可刨、可釘，既保留了木材在加工性能方 面的優勢，又克服了木材不耐用怕蟲蛀的缺點，可以替代外運貨物木制包裝材料和鋪墊材 料，也可以用于化工行業的耐腐工棚搭建，裝飾板、地板、通道、臺架及鑄造模型機器罩、水 泵殼、電器結構件等制造。
另一方面，由于木塑復合材料中木纖維與樹脂基體之間較差的相容性以及纖維本身的 特點，使得纖維的添加量受到嚴重的限制，目前工業化生產的木塑復合材料中，植物纖維的 含量大多為10-25%，植物纖維的這個含量對于降低木塑復合材料的成本而言，意義并不太 大，而昂貴的改性添加劑成本，又使得這種復合材料的市場價格相當于甚至高于通用塑料 及實木，從而制約了木塑復合材料的發展與應用。
發明內容
本發明的目的是為了克服現有木塑復合材料存在的上述缺陷，提供一種價格低 廉，綜合性能優良的新型木塑復合材料及其制備工藝。本發明的目的是通過以下技術方案實現的
本發明之新型木塑復合材料，其主要由基料木粉、高密度聚乙烯樹脂及添加劑鋁 鈦復合偶聯劑、抗氧化劑1010 (即四[甲基-β- (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯] 季戊四醇酯)和潤滑劑硬脂酸鋅混配制成；所述木粉在基料中的含量為50-90wt%，高密度 聚乙烯樹脂在基料中的含量為10-50wt%，鋁鈦復合偶聯劑用量為木粉含量的1-6 wt % (優 選3 wt %)，抗氧化劑1010的用量為基料木粉和高密度聚乙烯樹脂總重量的0.2-2 wt % (優選1 wt %)，潤滑劑硬脂酸鋅的用量為基料木粉和高密度聚乙烯樹脂總重量的1-5% (優 選 3%)。本發明之木塑復合材料的制備工藝，包括以下步驟(1)木粉預處理將木材采 伐剩余物和/或造材加工剩余物粉碎成40-120目的粉末，制得木粉，將木粉置于質量濃度 為1%_8%的氫氧化鈉溶液中浸泡l_8h，干燥后將其置于用鋁鈦復合偶聯劑配成的質量濃 度為7%-9%的乙醇溶液中浸泡l_5h，再將木粉從所述鋁鈦復合偶聯劑乙醇溶液中取出后 于70-80°C條件下烘干至含水率<5%，備用；(2)將經步驟(1)預處理的木粉與添加劑抗氧 化劑1010和潤滑劑硬脂酸鋅置于高速混合機中混合4-6分鐘；(3)擠出成型設定螺桿擠 出機溫度為165-180°C ；將高密度聚乙烯樹脂置于螺桿擠出機中塑化熔融為粘性液體，然后 將步驟(2)所得木粉與添加劑抗氧化劑1010和潤滑劑硬脂酸鋅的混合物加入已成為粘性 液體的高密度聚乙烯樹脂塑化熔融物中，在螺桿作用下，木粉在塑化熔融物中均勻分散、取 向，得到表觀均一，分散程度較高的木粉高密度聚乙烯樹脂并含有相關助劑的復合材料體
3系，再通過口模直接擠出成型所需型材，或者通過相應的口模和切粒機擠出造粒，形成木塑 復合材料粒料，再將所得到的粒料通過模壓或注射成型的方法制成最終制品。木粉的主要成分為纖維素，其次，還含有半纖維素、木質素、果膠質、樹膠質和非纖 維素多醣等非纖維素，除纖維素之外，其它非纖維素成分在結構上分子量相對較小，強度較 低，加入到復合材料中對復合材料力學性能的改善作用不大，然而它們需要更多的偶聯劑 來處理，徒然增加復合材料成本，故用質量濃度為l%_8wt%的氫氧化鈉溶液對木粉進行預 處理，以除掉大部分非纖維素雜質。由于木粉呈強極性而高密度聚乙烯樹脂為非極性材料，兩者極性相斥，在混合過 程中兩者結合效果很差，當加入偶聯劑以后，由于偶聯劑一方面含有與木粉相結合的極性 基團，另一方面具有與高密度聚乙烯分子相容的高分子鏈或可相容結構，從而在兩個體系 之間形成一種過渡并將兩者緊密連接在一起，進而提高復合材料的強度，從而可以提高復 合材料中木粉的含量。本發明之木塑復合材料，木纖維含量高，制造成本低，物理機械強度高，表面光潔 度好，耐水耐化學腐蝕，易降解，應用范圍廣，是一種綠色環保代木代塑新產品。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步闡述
本木塑復合材料實施例組分及配比為基料由木粉70wt%和高密度聚乙烯樹脂30wt% 構成；添加劑鋁鈦復合偶聯劑用量為木粉的2wt%，抗氧化劑1010的用量為基料總重量的1 wt %，潤滑劑硬脂酸鋅的用量為基料總重量的2wt%。制備(1)將木材采伐剩余物和/或造材加工剩余物粉碎成80-100目的粉末，制 得木粉，將木粉用質量濃度8wt%的氫氧化鈉溶液浸泡8h，干燥后將其置于用鋁鈦偶聯劑 配成的質量濃度為7. 7%的乙醇溶液中浸泡5h，再將木粉從所述鋁鈦復合偶聯劑乙醇溶液 中取出后于80°C下烘干至含水率4. 8%，備用；(2)將經過步驟(1)預處理的木粉和抗氧化 劑1010、潤滑劑硬脂酸鋅置于高速混合機中混合5min，出料備用；(3)擠出機溫度設定為 175°C ；先將將高密度聚乙烯樹脂置于螺桿擠出機中，在螺桿的作用下被塑化熔融，再將步 驟(2)所得木粉與抗氧化劑1010、潤滑劑硬脂酸鋅的混合料加入，當高密度聚乙烯樹脂熔 體遇到木粉時，熔體已成為粘性液體，這樣，木粉就更容易在樹脂熔體中分散、取向，進而得 到表觀均一，分散程度較高的木粉、高密度聚乙烯樹脂并含有相關助劑的復合體系，再通過 口模直接擠出成型所需型材，或者通過相應的口模和切粒機擠出造粒，形成木塑復合材料 粒料，再將所得到的粒料通過模壓或注射成型的方法制成最終制品。對得到的木塑復合材料進行力學性能測試拉伸強度按GB/T1040-92規定方法測 試；懸臂梁缺口沖擊強度按GB/T1843-80規定方法測試；彎曲強度按GB/T1042-79規定方 法測試。測試結果為拉伸強度37MPa，斷裂伸長率高達51%，抗彎強度達到59MPa，I-Zod抗 沖擊強度達18KJ/m2。
權利要求
一種木塑復合材料，其特征在于，由基料木粉和高密度聚乙烯樹脂及添加劑鋁鈦復合偶聯劑、抗氧劑1010和潤滑劑硬脂酸鋅混配制成；所述木粉在基料中的含量為50 90wt%, 高密度聚乙烯樹脂在基料中的含量為10 50wt%，鋁鈦復合偶聯劑用量為木粉含量的1 6 wt %，抗氧化劑1010的用量為基料木粉和高密度聚乙烯樹脂總重量的0.2 2 wt %，潤滑劑硬脂酸鋅的用量為基料木粉和高密度聚乙烯樹脂總重量的1 5%。
2.根據權利要求1所述的木塑復合材料，其特征在于，鋁鈦復合偶聯劑用量為木粉含 量的3 wt %，抗氧化劑1010的用量為基料木粉和高密度聚乙烯樹脂總重量的1 wt %，潤滑 劑硬脂酸鋅的用量為基料木粉和高密度聚乙烯樹脂總重量的3%。
3.—種如權利要求1或2所述木塑復合材料的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟 (1)木粉預處理將木材采伐剩余物和/或造材加工剩余物粉碎成40-120目的粉末，制得 木粉，將木粉置于質量濃度為1%_8%的氫氧化鈉溶液中浸泡l_8h，干燥后將其置于用鋁鈦 復合偶聯劑配成的質量濃度為7%-9%的乙醇溶液中浸泡l_5h，再將木粉從所述鋁鈦復合偶 聯劑乙醇溶液中取出后于70-80°C條件下烘干至含水率<5%，備用；(2)將經步驟(1)預處 理的木粉與添加劑抗氧化劑1010和潤滑劑硬脂酸鋅置于高速混合機中混合4-6分鐘；(3) 擠出成型設定螺桿擠出機溫度為165-180°C;將高密度聚乙烯樹脂置于螺桿擠出機中塑化 熔融為粘性液體，然后將步驟(2)所得木粉與添加劑抗氧化劑1010和潤滑劑硬脂酸鋅的混 合物加入已成為粘性液體的高密度聚乙烯樹脂塑化熔融物中，在螺桿作用下，木粉在塑化 熔融物中均勻分散、取向，得到表觀均一，分散程度較高的木粉高密度聚乙烯樹脂并含有相 關助劑的復合材料體系，再通過口模直接擠出成型所需型材，或者通過相應的口模和切粒 機擠出造粒，形成木塑復合材料粒料，再將所得到的粒料通過模壓或注射成型的方法制成 最終制品。
全文摘要
一種木塑復合材料及其制備工藝，該木塑復合材料由基料木粉、高密度聚乙烯樹脂及添加劑鋁鈦復合偶聯劑、抗氧化劑1010和潤滑劑硬脂酸鋅混配制成；所述木粉在基料中的含量為50-90wt%,高密度聚乙烯樹脂在基料中的含量為10-50wt%，鋁鈦復合偶聯劑用量為木粉含量的1-6wt%，抗氧化劑1010的用量為基料木粉和高密度聚乙烯樹脂總重量的0.2-2wt%，潤滑劑硬脂酸鋅的用量為基料木粉和高密度聚乙烯樹脂總重量的1-5%。本發明之木塑復合材料木粉含量高，制造成本低，物理機械強度高，表面光潔度好，耐水耐化學腐蝕，易降解，是一種綠色環保的代木代塑新產品。
文檔編號C08L23/06GK101974239SQ201010519419
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月26日 優先權日2010年10月26日
發明者劉躍軍, 徐成, 曾廣勝 申請人:曾廣勝