一種注射用塑木複合材料及其製備方法與應用的製作方法

2023-09-22 20:05:05 1

專利名稱：：一種注射用塑木複合材料及其製備方法與應用的製作方法
技術領域：
：本發明屬於材料製備技術，特別涉及一種注射用塑木複合材料及其製備方法與應用。
背景技術：
：近年來，隨著高分子材料應用領域的進一步擴大，環保意識的日益增強，將木粉、稻糠、竹粉和秸稈等生物質纖維與熱塑性塑料特別是廢舊熱塑性塑料(聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，ABS等)經塑料成型加工工藝製成的塑木複合材料(WPC)已引起人們極大的重視。WPC具有類似木材的外觀和二次加工性，比原木有更好的尺寸穩定性、防腐蝕性，防蟲、防潮，甲醛釋放量低，硬度、剛性比塑料高，因此在建築材料、市政設施、包裝材料、家具製品、汽車材料等許多領域具有廣泛的用途。目前塑木複合材料主要的成型方法有擠出成型、注射成型和熱壓成型。申請號為200410077610.8、名稱為"一種木塑複合材料及其製備方法"的國家發明專利申請公開了一種用於擠出型材用木塑複合材料及其製備方法，但並沒有涉及到注射成型用塑木複合材料。注射成型的優點是生產速度快、效率高、易實現自動化生產，且能成型形狀複雜的製品。但是，塑木複合材料由於加入了大量纖維，不僅造成複合材料的力學性能特別是韌性大幅降低，材料的流動性能也相應變差，很難滿足注射加工的要求。
發明內容本發明的首要目的就是為了解決上述現有技術中存在的不足之處，提供一種注射用塑木複合材料的製備方法。該製備方法製得的注射用塑木複合材料具有良好的力學性能、優良的加工流動性能和低甲醛釋放量等特點，是一種新型環保高性能塑木複合材料。本發明的另一目的在於提供通過所述製備方法製得的注射用塑木複合材料。本發明的再一目的在於提供所述注射用塑木複合材料的應用。本發明的目的通過下述方案實現一種注射用塑木複合材料的製備方法，包括如下步驟(1)將3070重量份注射用熱塑性塑料、3070重量份生物質纖維、510重量份聚烯烴與多單體固相接枝共聚物和0.54重量份加工助劑在高速混合機中預混合，溫度為3060°C，時間為2030min，轉速為50500rpm;(2)將步驟(1)製得的預混料加入到雙螺杆或三螺杆擠出機中進行擠出，擠出機主螺杆轉速60150rpm，螺杆溫度140200°C;(3)擠出產物經冷卻、造粒，得到注射用塑木複合材料。為了更好地實現本發明，步驟(1)優選為混合時添加010重量份其它改性劑；所述其它改性劑為乙烯-醋酸乙酯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物(EMA)、聚烯烴彈性體(POE)、三元乙丙橡膠(EP匿)、苯乙烯-丁二烯共聚物(SBS)、氫化SBS共聚物(SEBS)或苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物(SIS)中的至少一種。所述注射用熱塑性塑料包括新的或廢舊的注射級熱塑性塑料，熔融指數為245g/10min(19(TC和2160g條件下)，優選為高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、線型低密度聚乙烯(LLDPE)、聚丙烯(PP)、高抗衝聚苯乙烯(HIPS)或丙烯腈-苯乙烯-丁二烯(ABS)共聚物中的至少一種；所述生物質纖維優選木粉、稻糠、竹粉、桔杆、茶葉渣或蔗渣中的至少一種；所述聚烯烴與多單體固相接枝共聚物依據專利號為ZL00117390.1、名稱為"聚烯烴與三單體固相接枝共聚物的製備方法及其應用"提供的方法進行製備，得到的聚烯烴與多單體固相接枝共聚物接枝率高、支鏈長、支鏈組成和極性可調，可用作疏水性塑料與親水性生物質纖維的改性劑；所述加工助劑優選聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、矽油、硬脂酸及其皂鹽或鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)中的至少一種。—種注射用塑木複合材料，通過上述的製備方法製得。所述注射用塑木複合材料直接或與塑料混配即可在通用的注射機上進行成型加工，應用於日用品、家具用品或汽車用品領域。本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果(1)該塑木複合材料能成型形狀複雜的製品，且生產速度快、效率高、易實現自動化生產。(2)聚烯烴與多單體固相接枝共聚物具有接枝率高、支鏈長、支鏈組成及極性可調等一系列優點，特別適合做各種複合材料的界面改性劑和聚合物共混物的相容劑。將該接枝物用作注射用廢舊塑木複合材料的改性劑，用於聚合物/無機填料複合體系中，能顯著改進疏水性塑料與親水性木粉或生物質纖維之間的相容性和界面結臺，從而使複合材料的模量、強度、尺寸穩定性、耐水性等性能獲得顯著提高。(3)本發明擴大了塑木複合材料的應用領域，通過注射成型可製備形狀複雜的製品，從而為家居用品、汽車內飾、日用品、玩具用品、園林設施等提供新材料。具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步地詳細描述，但本發明的實施方式不限於此。實施例1(1)聚丙烯三單體固相接枝共聚物的製備在不鏽鋼反應釜中加入聚丙烯(粉料)60重量份、單體混合物40重量份(馬來酸酐、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯按質量比6:4:l混合)、引發劑過氧化苯二甲醯(BP0)1重量份，同時加入二甲苯做為界面活性劑；在氮氣保護下加熱攪拌反應，溫度為12(TC，反應2小時後，將產物用7(TC蒸餾水洗滌，抽濾，在烘箱中於8(TC乾燥24小時，得到聚丙烯三單體固相接枝共聚物；(2)將40重量份廢舊熱塑性塑料聚丙烯(PP)粒料(在19(TC和2160g條件下熔融指數為6g/10min)，60重量份生物質纖維稻糠，5重量份步驟(1)製備的聚丙烯三單體固相接枝共聚物、5重量份其它改性劑EVA、3重量份矽油在通用高速混合機中預混合，溫度60°C，時間20min，轉速100rpm;(3)將混合好的預混料加入到直徑30mm的通用雙螺杆擠出機中進行擠出，擠出機主螺杆轉速80100轉，螺杆溫度170200°C;(4)擠出產物經冷卻、造粒，即得PP/稻糠的注射用塑木複合材料；(5)將所得的注射用塑木複合材料與廢PP(在19(TC和2160g條件下熔融指數為6g/10min)塑料按重量比1:1比例配混，在通用的注射機上成型，螺杆溫度為17019(TC，可得到多種注射產品，該注射產品具有良好的力學性能和加工性能。其物理機械性能的測試方法參照國標GB/T1039-92，熔融指數測試方法參照國標GB/T3682-2000，測試結果如表1所示表1tableseeoriginaldocumentpage5實施例2(1)聚乙烯三單體固相接枝共聚物的製備在不鏽鋼反應釜中加入高密度聚乙烯(粉料)60重量份、單體混合物40重量份(馬來酸酐、苯乙烯和丙烯酸丁酯按質量比5:5:l混合)、引發劑過氧化苯二甲醯2重量份，同時加入二甲苯做為界面活性劑；在氮氣保護下加熱攪拌反應，溫度為10(TC，反應3小時後，將產物用6(TC蒸餾水洗滌，抽濾，在烘箱中於7(TC乾燥40小時，得到聚乙烯三單體固相接枝共聚物；(2)將60重量份高密度聚乙烯(HDPE)(在19(TC和2160g條件下熔融指數為10g/10min)，40重量份木粉，10重量份聚乙烯三單體固相接枝共聚物、0.5重量份聚乙烯蠟在通用高速混合機中預混合，溫度30°C，時間30min，轉速300rpm;(3)將混合好的預混料加入到直徑35mm的通用雙螺杆擠出機中進行擠出，擠出機主螺杆轉速80100轉，螺杆溫度140180°C;(4)擠出產物經冷卻、造粒，即得PP/稻糠的注射用塑木複合材料；(5)將上述擠出所得得到注射用塑木複合材料在通用的注射機成型，螺杆溫度16018(TC，可得到多種注射產品。該注射產品具有良好的力學性能和加工性能，其物理機械性能的測試方法參照國標GB/T1039-92，熔融指數測試方法參照國標GB/T3682-2000，測試結果如表2所示表2tableseeoriginaldocumentpage6實施例3(1)聚乙烯三單體固相接枝共聚物的製備在不鏽鋼反應釜中加入低密度聚乙烯(粉料)60重量份、單體混合物40重量份(AA、St和BA按質量比5:5:l混合)、引發劑偶氮二異丁睛(AIBN)1重量份，同時加入二甲苯做為界面活性劑；在氮氣保護下加熱攪拌反應，溫度為IO(TC，反應2小時後，將產物用6(TC蒸餾水洗滌，抽濾，在烘箱中於7(TC乾燥40小時，得到聚乙烯三單體固相接枝共聚物；(2)將70重量份丙烯腈_苯乙烯_丁二烯(ABS)粒料(在19(TC和2160g條件下熔融指數為21g/10min)，30重量份桔杆粉和稻糠的混合物(配比為50/50)，7重量份聚乙烯三單體固相接枝共聚物，10重量份改性劑(SEBS/SIS=6/4)、1重量份矽油在通用高速混合機中預混合，溫度40°C，時間25min，轉速250rpm;(3)將混合好的預混料加入到直徑30mm的通用雙螺杆擠出機中進行擠出，擠出機主螺杆轉速100120轉，螺杆溫度180200°C;(4)擠出產物經冷卻、造粒，即得ABS的注射用塑木複合材料。(5)將上述擠出所得的注射用塑木複合材料在通用的注射機上成型，螺杆溫度16020(TC，可得到多種注射產品。該注射產品具有良好的力學性能和加工性能。實施例4(1)聚乙烯三單體固相接枝共聚物的製備在不鏽鋼反應釜中加入低密度聚乙烯(粉料)60重量份、單體混合物40重量份(AA、St和BA按質量比5:5:l混合)、引發劑過氧化苯二甲醯1重量份，同時加入二甲苯做為界面活性劑；在氮氣保護下加熱攪拌反應，溫度為IO(TC，反應3小時後，將產物用6(TC蒸餾水洗滌，抽濾，在烘箱中於7(TC乾燥40小時，得到聚乙烯三單體固相接枝共聚物；(2)將30重量份廢舊LDPE粒料(在190°C和2160g條件下熔融指數為15g/10min)，70重量份竹粉和稻糠的混合物(配比為50/50)，6重量份聚乙烯三單體固相接枝共聚物，6重量份改性劑SBS、1重量份硬脂酸在通用高速混合機中預混合，溫度50°C，時間20分鐘，轉速200轉/分鐘;(3)將混合好的預混料加入到直徑30mm的通用雙螺杆擠出機中進行擠出，擠出機主螺杆轉速80100轉，螺杆溫度170190°C;(4)擠出產物經冷卻、造粒，即得LDPE塑木複合材料。(5)將上述擠出所得塑木複合材料與HDPE塑料(熔融指數為5g/10min)按重量比l:1比例配混，在通用的注射機上即可成型，可得到多種注射產品，螺杆溫度為14019(TC。該注射產品具有良好的力學性能和加工性能。實施例5(1)聚乙烯三單體固相接枝共聚物的製備在不鏽鋼反應釜中加入低密度聚乙烯(粉料)60重量份、單體混合物40重量份(AA、St和BA按質量比5:5:l混合)、引發劑偶氮二異丁睛3重量份，同時加入二甲苯做為界面活性劑；在氮氣保護下加熱攪拌反應，溫度為10(TC，反應3小時後，將產物用6(TC蒸餾水洗滌，抽濾，在烘箱中於7(rC乾燥40小時，得到聚乙烯三單體固相接枝共聚物；(2)將70重量份廢舊LLDPE粒料(在190°C和2160g條件下熔融指數為10g/10min)，30重量份廢茶葉渣和稻糠的混合物(配比為50/50)，9重量份聚乙烯三單體固相接枝共聚物，3重量份改性劑(EAA/EEA/EMA=1/1/1)、2重量份加工助劑(聚乙烯蠟/矽油=1/1)在通用高速混合機中預混合，溫度40°C，時間25分鐘，轉速400轉/分鐘；(3)將混合好的預混料加入到直徑30mm的通用雙螺杆擠出機中進行擠出，擠出機主螺杆轉速130150轉，螺杆溫度150190°C;(4)擠出產物經冷卻、造粒，即得LDPE塑木複合材料。(5)將上述擠出所得塑木複合材料在通用的注射機上即可成型，可得到多種注射產品，螺杆溫度1601S(TC。該注射產品具有良好的力學性能和加工性能。實施例6(1)聚乙烯三單體固相接枝共聚物的製備在不鏽鋼反應釜中加入高密度聚乙烯(粉料)60重量份、單體混合物40重量份(馬來酸酐和甲基丙烯酸縮水甘油酯按質量比4:6混合)、引發劑過氧化苯二甲醯3重量份，同時加入二甲苯做為界面活性劑；在氮氣保護下加熱攪拌反應，溫度為10(TC，反應3小時後，將產物用6(TC蒸餾水洗滌，抽濾，在烘箱中於7(TC乾燥40小時，得到聚乙烯三單體固相接枝共聚物；(2)將60重量份HDPE(在190。C和2160g條件下熔融指數為8g/10min)與HIPS(在19(TC和2160g條件下熔融指數為10g/10min)的混合料(HDPE/HIPS=50/50)，40重量份經過乾燥處理的80目的蔗渣，8重量份聚乙烯三單體固相接枝共聚物，4重量份聚烯烴彈性體P0E、2重量份鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)在通用高速混合機中預混合，溫度60°C，時間20分鐘，轉速250轉/分鐘；(2)將混合好的預混料加入到直徑30mm的通用雙螺杆擠出機中進行擠出，擠出機主螺杆轉速80100轉，螺杆溫度170190°C;(3)擠出產物經冷卻、造粒，即得HIPS/蔗渣塑木複合材料。(4)將上述擠出所得塑木複合材料在通用的注射機上成型，可得到多種注射產品，螺杆溫度150200°C。該注射產品具有良好的力學性能和加工性能。上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。權利要求一種注射用塑木複合材料的製備方法，其特徵在於包括如下步驟(1)將30～70重量份注射用熱塑性塑料、30～70重量份生物質纖維、5～10重量份聚烯烴與多單體固相接枝共聚物和0.5～4重量份加工助劑在高速混合機中預混合，溫度為30～60℃，時間為20～30min，轉速為50～500rpm；(2)將步驟(1)製得的預混料加入到雙螺杆或三螺杆擠出機中進行擠出，擠出機主螺杆轉速60～150rpm，螺杆溫度140～200℃；(3)擠出產物經冷卻、造粒，得到注射用塑木複合材料。2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於步驟(1)所述預混合時添加010重量份其它改性劑；所述其它改性劑為乙烯_醋酸乙酯共聚物、乙烯_丙烯酸共聚物、乙烯_丙烯酸乙酯共聚物、乙烯_甲基丙烯酸酯共聚物、聚烯烴彈性體、三元乙丙橡膠、苯乙烯_丁二烯共聚物、氫化SBS共聚物或苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物中的至少一種。3.根據權利要求l所述的製備方法，其特徵在於所述的注射用熱塑性塑料在19(TC和2160g條件下熔融指數為245g/10min，為高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線型低密度聚乙烯、聚丙烯、高抗衝聚苯乙烯或丙烯腈_苯乙烯_丁二烯共聚物中的至少一種。4.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述生物質纖維為木粉、稻糠、竹粉、桔杆、茶葉渣或蔗渣中的至少一種。5.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述的聚烯烴與多單體固相接枝共聚物依據專利號為ZL00117390.1、名稱為"聚烯烴與三單體固相接枝共聚物的製備方法及其應用"提供的方法進行製備。6.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述加工助劑為聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、矽油、硬脂酸及其皂鹽或鄰苯二甲酸二辛酯中的至少一種。7.—種注射用塑木複合材料，是通過權利要求16任一項所述的製備方法製得。8.權利要求7所述的注射用塑木複合材料在家居用品、日用品、汽車用品、玩具用品、園林裝飾等中的應用。全文摘要本發明公開了一種注射用塑木複合材料及其製備方法與應用，該材料是將30～70重量份注射用熱塑性塑料、30～70重量份生物質纖維、5～10重量份聚烯烴與多單體固相接枝共聚物和0.5～4重量份加工助劑在高速混合機中預混合，加入到雙螺杆擠出機中進行擠出，經冷卻、造粒，即得注射用塑木複合材料。本發明的注射用塑木複合材料直接或與塑料配混即可在通用的注射機上進行成型加工，得到形狀複雜的製品，且生產速度快、效率高、易實現自動化生產，同時能顯著改進疏水性塑料與親水性生物質纖維之間的相容性和界面結合，使複合材料的模量、強度、尺寸穩定性、耐水性、加工性能等性能獲得顯著提高。文檔編號C08L55/02GK101704969SQ200910194099公開日2010年5月12日申請日期2009年11月24日優先權日2009年11月24日發明者何慧,賈德民申請人:華南理工大學