一種環保型塑木複合材料及其製備方法

2023-09-20 14:39:50 1

專利名稱：一種環保型塑木複合材料及其製備方法
技術領域：
本發明屬於複合材料技術領域，特別涉及一種環保型塑木複合材料及其製備方法。
(二)
背景技術：
隨著我國現代化建設的持續發展和人民生活水平的日益提高，人們對木製品的需求與日倶增，木材的供應變得緊張，森林被過度採伐，造成了嚴重的環境問題。在國內，隨著石油工業突飛猛進地發展，極大的促進了塑料產品的生產，但其廢品回收再利用體系卻沒有及時完善，加上人們缺乏環保意識，造成嚴重的"白色汙染"；另一方面，我國是個產煤大國，以煤炭為電力生產基本燃料，電力工業的迅速發展，帶來了粉煤灰排放量的急劇增加，粉塵汙染嚴重，被稱為"黑色汙染"，對環境造成了很大的壓力。面對這些環境汙染的禍源，如何變廢為寶、化害為利，已成為我國經濟建設中一項重要的技術經濟政策，是解決我國環境汙染，資源缺乏之間矛盾的重要手段。 在這種背景下，塑木複合材料正是解決回收利用廢棄木材和塑料的一條行之有效的途徑。塑木複合材料(Wood-Plastics Composites,簡稱WPC)是由木粉或木纖維和熱塑性聚合物複合，通過熔融加工成型而形成的具有新的結構和優異綜合性能的新型材料，其應用十分廣泛，涉及包裝、運輸、園藝、家裝等各領域。 目前的塑木複合材料產品的防黴、抗老化、耐磨耐腐蝕都不夠理想，使用壽命較短；另外由於主要採用回收廢料，各物料間結合強度不高，產品的物理機械性能需要進一步提高。
(三)

發明內容
本發明的目的在於提供一種環保型塑木複合材料及其製備方法，所述的塑木複合材料防黴、抗老化、耐磨、耐腐蝕性能好，使用壽命較長；產品的物理機械性能較高。
本發明採用的技術方案如下 —種環保型塑木複合材料，由下述重量份的原料製得廢舊聚乙烯100份；木纖維粉20-50份；粉煤灰5-30份；矽烷偶聯劑0. 6-1. 6份；活性碳酸鈣5-8份；輻照敏化劑0-4份；潤滑劑4-8份。 所述的木纖維粉為楊木粉或松木粉。所述的矽烷偶聯劑為KH550、 KH560或KH570。 所述的輻照敏化劑為三烯丙基異氰尿酸酯(TAIC)或三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)。 所述的潤滑劑為滑石粉或硬脂酸或兩種的混合物，若兩種同時使用，則優選按照滑石粉4-6份；硬脂酸0. 5-0. 7份添加。 所述的廢舊聚乙烯優選熔融指數為0. l-10g/min的聚乙烯。
所述的環保型塑木複合材料優選按如下步驟製備
1)備料將聚乙烯擠出造粒，處理使得木纖維粉粒度為80-100目，粉煤灰400-500目；然後將木纖維粉乾燥至水質量含量不大於3% ; 2)混合混煉將矽烷偶聯劑與木纖維粉、粉煤灰混合，然後加入活性碳酸鈣、潤滑劑和輻照敏化劑或者不加輻照敏化劑，之後充分混合，然後和聚乙烯在140-16(TC塑化均勻得到複合片材；其中充分混合時，可在高速混合機中進行，攪拌10-20min即可。
3)成型將複合片材模壓成型得到成品板材，壓力為17-20MPa，時間為8-10min ;具體的，模壓成型可在平板硫化機中進行； 4)輻照將得到的成品板材放在6°&) y射線或電子束下常溫常壓輻照得到所述環保型塑木複合材料。 步驟1)中乾燥的條件為在90-10(TC乾燥處理5-8h。
輻照的劑量以40-70kGy為宜。 本發明塑木複合材料以廢舊聚乙烯、木粉和粉煤灰為主要原料，與輻照敏化劑和其他助劑共同製成。其最大的優點就是變廢為寶和重複利用，大大降低了生產成本，並節省了大量的木材資源，極大地提升了產品的市場競爭力和利潤空間；粉煤灰的加入，較好地提高了塑木複合材料的力學性能和耐磨性能。同時利用6化0y射線或電子束照射實現高分子間交聯網絡的形成，高分子輻射交聯後，其結構與性能發生相應變化，提高了材料的綜合性能；同時可以有效地殺滅原料木粉中的黴腐和真菌，很好地解決了塑木複合材料的防黴抗菌問題，拓寬了其應用範圍；該技術對彌補當前塑木複合材料的不足具有很大的優勢。
本發明製備的塑木複合材料產品的彎曲強度可達30-36MPa，彎曲模量1. 7-2. 3GPa，拉伸強度可達20-26MPa，摩擦係數為0. 175，衝擊強度13_16kJ/m2，吸水率僅0. 5X，各項性能指標均符合Q/HKT 004-2009的要求。 本產品耐磨防黴，綠色環保，表面光潔度好。其主要用途之一是替代實體木材或塑料在各領域中的應用，其中運用最廣泛的是替代木材做包裝箱板、裝飾板材和建築模板等。
本發明相對於現有技術，有以下優點 該塑木複合材料具有將廢棄物綜合再利用、綠色環保、節能減排、可重複使用、防腐防黴、防雨防曬、成本低廉、適於工業化生產等特點，可節省大量的木材資源，利於保護環境。
具體實施例方式
以下以具體實施例來說明本發明的技術方案，但本發明的保護範圍不限於此
實施例1 將廢舊聚乙烯進行擠出造粒，將木粉、粉煤灰進行粉化處理，處理後，木粉粒度為80-100目，粉煤灰400-500目；乾燥木纖維粉，其中水質量含量為3%。
稱量20份乾燥楊木粉，5份的粉煤灰，0. 6份的矽烷偶聯劑KH_550， 5份的活性碳酸鈣，5份的滑石粉，0. 6份的硬脂酸和1份的輻照敏化劑三烯丙基異氰尿酸酯(TAIC)，在高速攪拌機中混合15min至混合均勻，然後出料和稱量過的IOO份聚乙烯在15(TC條件下塑煉捏合10min，然後拉片剪切成一定形狀放入模具中，加熱到16『C，在18MPa的壓力下保持8min中，模壓成型，待冷卻後脫模。將製得的板材在^Coy射線下常溫常壓輻照40kGy，即可製得環保型塑木複合板材，產品外觀為光亮黑色。
實施例2 將廢舊聚乙烯進行擠出造粒，將楊木粉、粉煤灰等按要求進行粉化處理，處理後， 楊木粉粒度為80-100目，粉煤灰400-500目；乾燥木纖維粉，其中水質量含量為3%。
稱量50份的乾燥楊木粉，30份的乾燥粉煤灰，1. 6份的矽烷偶聯劑KH-550，8 份的活性碳酸鈣，7份的滑石粉，O. 6份的硬脂酸和4份的輻照敏化劑三烯丙基異氰尿酸 酯(TAIC)，在高速攪拌機中混合15min至混合均勻，然後出料和稱量過的IOO份聚乙烯 在155t:條件下塑煉捏合10min，然後拉片剪切成一定形狀放入模具中，加熱到17(TC，在 19MPa的壓力下保持10min中，模壓成型，待冷卻後脫模。將製得的板材用6°Co y射線常溫 常壓輻照70kGy，即可製得新型的塑木複合板材，產品外觀呈光亮黑色。
實施例3 選用熔融指數O. l-10g/min的廢舊聚乙烯進行擠出造粒，將木粉、粉煤灰進行粉 化處理，處理後，木粉粒度為80-100目，粉煤灰400-500目；乾燥木纖維粉，其中水質量含量 為3%。 稱量30份的乾燥松木粉，10份的乾燥粉煤灰，1. 2份的矽烷偶聯劑KH560， 5份的 活性碳酸鈣，5份的滑石粉，在高速攪拌機中混合15min至混合均勻，然後出料和稱量過的 IOO份聚乙烯在16(TC條件下塑煉捏合10min，然後拉片剪切成一定形狀放入模具中，加熱 到17(TC，在19MPa的壓力下保持10min中，模壓成型，待冷卻後脫模。得到新型的塑木複合 板材，產品外觀呈光亮黑色，所得產品的主要性能指標見表1。
實施例4 選用熔融指數O. l-10g/min的廢舊聚乙烯進行擠出造粒，將木粉、粉煤灰進行粉 化處理，處理後，木粉粒度為80-100目，粉煤灰400-500目；乾燥木纖維粉至其中水質量含 量為3%。 稱量30份的乾燥楊木粉，10份的乾燥粉煤灰，1. 2份的矽烷偶聯劑KH570， 5份的 活性碳酸鈣，5份的滑石粉、0. 6份的硬脂酸和2份的輻照敏化劑三羥甲基丙烷三丙烯酸酯， 在高速攪拌機中混合15min至混合均勻，然後出料和稱量過的100份聚乙烯在155。C條件下 塑煉捏合10min，然後拉片剪切成一定形狀放入模具中，加熱到17(TC，在19MPa的壓力下保 持10min中，模壓成型，待冷卻後脫模。將製得的板材用^Coy射線輻照60kGy，使聚乙烯 分子結構輻射交聯變成網絡狀結構，即可製得新型的塑木複合板材，產品外觀呈光亮黑色， 所得產品的主要性能指標見表1。
對比例1 選用熔融指數O. l-10g/min的廢舊聚乙烯進行擠出造粒，將木粉、粉煤灰進行粉 化處理，處理後，木粉粒度為80-100目，粉煤灰400-500目；乾燥木纖維粉，其中水質量含量 為3%。 稱量30份乾燥松木粉，1. 0份的矽烷偶聯劑KH-550， 5份的活性碳酸鈣，5份的滑 石粉，O. 6份的硬脂酸和2份的輻照敏化劑三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，在高速攪拌機中混合 15min，然後出料和稱量過的100份聚乙烯在15(TC條件下塑煉捏合10min，然後拉片剪切成 一定形狀放入模具中，加熱到168°C ，在18MPa的壓力下保持8min中，模壓成型，待冷卻後脫 模。將製得的板材在^Coy射線下限氧輻照40kGy，即可製得環保型塑木複合板材，產品外 觀為木質黃色。
5
表1產品主要性能指標的測試結果
檢驗項目標準要求實施例3實施例4對比例1
拉伸強度(MPa)218202221
斷裂伸長率(％)>5913
彎曲強度(MPa)225253323
衝擊強度(kJ/m2)>5121417
糹隹卡軟化點溫度(°C)2120118123UO
吸水率(％)^20.80.50.9
硬度(HRR)>5858635權利要求
一種環保型塑木複合材料，其特徵在於，由下述重量份的原料製得廢舊聚乙烯100份；木纖維粉20-50份；粉煤灰5-30份；矽烷偶聯劑0.6-1.6份；活性碳酸鈣5-8份；輻照敏化劑0-4份；潤滑劑4-8份。
2. 如權利要求1所述的環保型塑木複合材料，其特徵在於，所述的木纖維粉為楊木粉或松木粉；所述的矽烷偶聯劑為KH550、 KH560或KH570。
3. 如權利要求1所述的環保型塑木複合材料，其特徵在於，所述的輻照敏化劑為三烯丙基異氰尿酸酯或三羥甲基丙烷三丙烯酸酯。
4. 如權利要求1所述的環保型塑木複合材料，其特徵在於，所述的潤滑劑為滑石粉或硬脂酸或兩種的混合物。
5. 如權利要求l-4之一所述的環保型塑木複合材料，其特徵在於，將所述重量份的原料按如下步驟製備1) 將聚乙烯擠出造粒，處理使得木纖維粉粒度為80-100目，粉煤灰400-500目；然後將木纖維粉乾燥至水質量含量不大於3% ;2) 將矽烷偶聯劑與木纖維粉、粉煤灰混合，然後加入活性碳酸鈣、潤滑劑和輻照敏化劑或者不加輻照敏化劑，之後充分混合，然後和聚乙烯在140-16(TC塑化均勻得到複合片材；3) 將複合片材模壓成型得到成品板材，壓力為17-20MPa，時間為8-10min ;4) 將得到的成品板材放在6toY射線或電子束下常溫常壓輻照得到所述環保型塑木複合材料。
6. 如權利要求5所述的環保型塑木複合材料，其特徵在於，輻照的劑量為40-70kGy。
7. 權利要求1所述的環保型塑木複合材料的製備方法，其特徵在於，步驟如下1) 將聚乙烯擠出造粒，處理使得木纖維粉粒度為80-100目，粉煤灰400-500目；然後將木纖維粉乾燥至水質量含量不大於3% ;2) 將矽烷偶聯劑與木纖維粉、粉煤灰混合，然後加入活性碳酸鈣、潤滑劑和輻照敏化劑或者不加輻照敏化劑，之後充分混合，然後和聚乙烯在140-16(TC塑化均勻得到複合片材；3) 將複合片材模壓成型得到成品板材，壓力為17-20MPa，時間8-10min ;4) 將得到的成品板材放在6toY射線或電子束下常溫常壓輻照得到所述環保型塑木複合材料。
8. 如權利要求7所述的環保型塑木複合材料的製備方法，其特徵在於，步驟1)中乾燥的條件為在90-100。C乾燥處理5-8h。
9. 如權利要求7所述的環保型塑木複合材料的製備方法，其特徵在於，步驟4)中輻照的劑量為40-70kGy。
10. 如權利要求7-9之一所述的環保型塑木複合材料的製備方法，其特徵在於，矽烷偶聯劑為KH550、KH560或KH570 ;所述的木纖維粉為楊木粉或松木粉；所述的輻照敏化劑為三烯丙基異氰尿酸酯或三羥甲基丙烷三丙烯酸酯；所述的潤滑劑為滑石粉或硬脂酸或兩種的混合物。
全文摘要
本發明屬於複合材料技術領域，特別涉及一種環保型塑木複合材料及其製備方法。所述環保型塑木複合材料由下述原料製得廢舊聚乙烯、木纖維粉、粉煤灰、矽烷偶聯劑、活性碳酸鈣、輻照敏化劑和潤滑劑。該塑木複合材料具有將廢棄物綜合再利用、綠色環保、節能減排、可重複使用、防腐防黴、防雨防曬、成本低廉、適於工業化生產等特點，可節省大量的木材資源，利於保護環境。
文檔編號C08K3/26GK101775167SQ20101003019
公開日2010年7月14日 申請日期2010年1月18日 優先權日2010年1月18日
發明者宋衛東, 朱軍, 李召朋, 李坤豪, 楊明成, 趙惠東, 陳海軍 申請人:河南省科學院同位素研究所有限責任公司