一種表面抗靜電的共擠木塑復合材料及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于木塑復合材料的制造領域，具體涉及一種通過改變表、芯層的組分制備抗靜電木塑復合材料及其制造方法。
【背景技術】
[0002]木塑復合材料是木材(或其他植物纖維)與熱塑性塑料按一定比例混合，并添加助劑，經高溫擠壓、成型等工藝制成一定形狀的型材、片材或板材。木塑復合材料可有效地解決單一原料的某些性能缺陷。生產過程中制成的產品具有與硬木相當的抗壓、抗沖擊等物理、機械性能，可抗強酸堿、耐水、耐腐蝕，耐用性明顯優于普通木質材料。該復合材料主要應用于托盤、包裝箱、集裝器具等包裝產品，底鋪板、枕木等倉儲用品，室外地板、護欄、園林椅等戶外用品。對于在室內苛刻條件(如防塵、干燥)下使用的木塑復合材料，其抗靜電性成為重要的因素之一。由于木塑復合材料以塑料為基體，因此具有塑料的絕緣性，在使用過程中由于摩擦等原因產生靜電積聚，產生靜電火花，嚴重時可以引起爆炸，所以對傳統的木塑復合材料進行改性，改善其抗靜電性就十分重要。
[0003]目前，國內外木塑復合材料的抗靜電改性方法主要采用在整個木塑復合材料體系內添加抗靜電劑和導電填料來實現。這種處理存在兩個局限:(I)由于抗靜電劑和導電填料需在整個體系內分散，故添加量大，生產成本高；(2)抗靜電劑和導電填料在整個體系內的分散性差、相容性差，影響木塑復合材料的抗靜電效果和材料整體的力學性能。
[0004]共擠技術是一種使用兩臺或兩臺以上擠出機通過一個復合共擠機頭聯合在一起，擠出機分別供給不同的熔融物料，并在復合機頭內匯合后連續擠出多層復合產品，從而實現通過不同的表層與芯層材料的融合，為木塑復合材料提供不同的性能。芯層往往提供力學性能，以普通木塑或高填充量木質纖維的木塑為主，表層則通過添加不同的助劑賦予木塑復合材料不同的功能。通過表芯層結構的設計和組分的變化可以賦予木塑復合材料不同的功能。
[0005]目前國內暫未見到通過在木塑復合材料的表層添加抗靜電劑并且采用共擠技術制備表面抗靜電木塑復合材料的相關專利。
【發明內容】
[0006]本發明的目的
[0007]為了克服傳統的木塑復合材料存在的抗靜電性差，本發明提供一種表面抗靜電的共擠木塑復合材料，通過材料結構的設計和制備方法的改進，提高木塑復合材料的抗靜電性和材料整體的強度，同時降低抗靜電木塑復合材料的生產成本。
[0008]本發明的技術解決方案
[0009]本發明將木塑復合材料設計為表芯層結構，表層為抗靜電處理的抗靜電木塑復合材料層，芯層為普通木塑復合材料層，然后利用共擠技術同步擠出定型，制成表面抗靜電木塑復合材料。
[0010]—種表面抗靜電的木塑復合材料的具體制備方法如下:
[0011](I)按照表層組分的重量百分比，稱取聚烯烴塑料40?70%、木質纖維5?20%、抗靜電劑10?30%、潤滑劑I?2%、偶聯劑2?3%，
[0012](2)按照芯層組分的重量百分比，稱取聚烯烴塑料20?60%、木質纖維30?75%、潤滑劑2?3%、偶聯劑2?4% ;
[0013](3)將上述稱取好的抗靜電劑噴涂到表層木質纖維表面，再與上述步驟(I)稱取好的聚烯烴塑料、潤滑劑、偶聯劑分別進行初混、干燥，干燥溫度為105°C，干燥時間為2h;
[0014](4)將步驟(2)稱取好的聚烯烴塑料、木質纖維、潤滑劑、偶聯劑分別進行初混、干燥，干燥溫度為105 °C，干燥時間為2h ；
[0015](5)將上述干燥好的混合物分別置于擠出機料斗中，其中，表層混合物置于單螺桿擠出機，機筒溫度為140?2400C，螺桿轉速為5?12r/min，芯層混合物置于雙螺桿擠出機，機筒溫度為155?220°C，螺桿轉速是4?6r/min，使得原料熔融塑化;然后單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機的熔融塑化產物同步通過模具，由模具擠出定型、冷卻、切割，制成表面抗靜電木塑復合材料。
[0016]本發明的優點
[0017]本發明利用納米晶態纖維素的高分散性促進抗靜電劑在木塑復合材料表層形成連續的導電網絡，因而提高木塑復合材料的抗靜電能力。制備得到的抗靜電木塑復合材料表面電阻<5χ104Ω，并且具有良好的力學性能。同時，由于僅在木塑復合材料的表層添加抗靜電劑，降低了生產成本。
【附圖說明】
[0018]附圖1是抗靜電木塑復合材料的表芯層結構。
【具體實施方式】
[0019]實施例1，(I)表層組分按重量百分比稱取67%的聚丙烯、20%的木質纖維、10 %的納米晶態纖維素/石墨烯膠體(膠體的質量分數為20?35%)、1%的潤滑劑、2%的偶聯劑；
(2)芯層組分按重量百分比稱取20%的聚乙烯、75%的木質纖維、2%的潤滑劑、3%的偶聯劑；(3)將稱取好的納米晶態纖維素/石墨烯膠體噴涂到表層木質纖維表面，再與上述步驟
(I)稱取好的聚丙烯、潤滑劑、偶聯劑分別進行初混、干燥，干燥溫度為105°C，干燥時間為2h; (4)將上述步驟(2)稱取好的聚乙烯、木質纖維、潤滑劑、偶聯劑分別進行初混、干燥，干燥溫度為105°C，干燥時間為2h; (5)將上述干燥好的混合物分別置于擠出機料斗中，其中，表層混合物置于單螺桿擠出機，機筒溫度為200°C，螺桿轉速為5?12r/min，芯層混合物置于雙螺桿擠出機，機筒溫度為155°C，螺桿轉速是4?6r/min，使得原料熔融塑化;然后單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機的熔融塑化產物同步通過模具，由模具擠出定型；(6)通過牽引方式冷卻、定型、切割，制成抗靜電木塑復合材料。經測試，制備得到的抗靜電木塑復合材料表面電阻4.5χ104Ω。
[0020]實施例2，(I)表層組分按重量百分比稱取66%的聚苯乙烯、5%的木質纖維、25%的納米晶態纖維素/碳納米管膠體(膠體的質量分數為20?35% )、1%的潤滑劑、3%的偶聯劑；(2)芯層組分按重量百分比稱取25%的聚乙烯、68%的木質纖維、3%的潤滑劑、4%的偶聯劑；(3)將稱取好的納米晶態纖維素/碳納米管膠體噴涂到表層木質纖維表面，再與上述步驟(I)稱取好的聚苯乙烯、潤滑劑、偶聯劑分別進行初混、干燥，干燥溫度為105°C，干燥時間為2h; (4)將上述步驟(2)稱取好聚乙烯、木質纖維、潤滑劑、偶聯劑分別進行初混、干燥，干燥溫度為105°C，干燥時間為2h; (5)將上述干燥好的混合物分別置于擠出機料斗中，