一種納米木塑複合材料的製備原料及製備方法
2023-10-18 00:46:14 3
專利名稱：一種納米木塑複合材料的製備原料及製備方法
一種納米木塑複合材料的製備原料及製備方法技術領域：
本發明屬於木塑材料或塑木材料加工技術領域，涉及一種納米木塑複合材料的製備原料及製備方法。背景技術：
目前，國內木塑複合材料剛從發展之初的託盤、包裝箱、汽車內飾件等製品，轉到戶外鋪板、柵欄、桌椅等園林景觀裝飾材料開發應用，然而現在國外已經向市場更加廣闊的建築結構材料領域滲透，包括門窗製品、裝飾板、家具板材、房屋基礎件等。但是，現階段的木塑材料並不宜用於承載要求較高的結構件，制約了木塑材料的應用範圍和高端產品的開發，產品附加值也不高，使行業的良性發展受到很大的阻礙。為了製作高性能結構用木塑複合材料，必須對基體材料和複合材料性能進一步提升。另外，現有木塑材料一般都採用強親水性極性的植物纖維製作，且製作時必須加入相容劑和潤滑劑等助劑才能保證基本性能；但是，目前多採用聚烯烴接枝馬來酸酐為主的相容劑，接枝率低(< I % )，增容效果不理想。
發明內容
本發明為解決的上述技術問題，提供了一種可生產出具有高纖維含量、高模量、高強度、高耐水性、甲醛釋放量低及良好加工性能的新型環保高性能納米木塑複合材料的製備原料及製備方法。為解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案
一種納米木塑複合材料的製備原料，包含的成分及重量百分比為木質纖維40% 60%、塑料25% 35%、納米無機粒子1% 5%、偶聯劑O. 5% 4%和其他助劑5% 20%。進一步地，所述木質纖維至少是木粉或農業廢纖維中的一種，所述塑料為PE塑膠或PP塑膠。進一步地，所述納米無機粒子是納米二氧化矽或納米碳酸鈣。進一步地，所述其他助劑包括有相容劑、潤滑劑引發劑和特殊功能改性劑，所述引發劑的重量百分比為O. 5% 2%，所述特殊功能改性劑重量百分比為O. 5% 2%，餘下重量百分比為所述相容劑和潤滑劑。進一步地，所述相容劑為高分子相容劑，且其接枝率為I. 5% 2. 0%。 進一步地，所述高分子相容劑為馬來酸酐接枝聚乙烯或馬來酸酐聚丙烯。一種納米木塑複合材料的製備方法，包括有以下步驟
a.將木質纖維、納米粒子與偶聯劑進行預處理；
b.將經預處理後的木質纖維、納米粒子與接枝單體高速共混，使接枝單體充分浸潤納米粒子和木質纖維；
c.將浸潤後納米粒子、木質纖維與引發劑和廢塑料，並配以特殊功能改性劑及其他助劑，將不相容的無機納米粒子、木質纖維與塑料複合在一起；
d.將充分相容、複合一起的無機納米粒子、木質纖維與塑料依次進行造粒、擠出成型、水冷卻、牽引機牽弓I、切割鋸切割處理，製得本納米木塑複合材料。
進一步地，所述將浸潤後納米粒子、木質纖維與引發劑和廢塑料，並配以特殊功能改性劑及其他助劑，將不相容的無機納米粒子、木質纖維與塑料複合在一起，具體為在浸潤後納米粒子、木質纖維與引發劑和廢塑料加入相容劑、潤滑劑、引發劑和特殊功能改性齊 ，使將不相容的無機納米粒子、木質纖維與塑料在熔融共混時發生雙逾滲效應，複合在一起。本發明的有益效果是
本發明通過上述技術方案，即可生產出具有高纖維含量、高模量、高強度、高耐水性、甲醛釋放量低及良好加工性能的新型環保高性能納米木塑複合材料，實現工業化，產品進入市場附加值更高的建築結構領域，提升行業技術水平和產品檔次，達到國內領先水平；而且擠出造粒過程中，同步實現納米粒子、木質纖維表面改性接枝，納米改性效果明顯，可以顯著提高木塑複合材料的綜合性能。這種改性技術與一般多步法改性相比，具有能耗低、佔地面積小、投資少等優點。
圖I是本發明所述的納米木塑複合材料的製備方法實施例的流程 圖2是本發明所述的納米木塑複合材料的製備方法實施例中木質纖維、塑料、接枝單元的化學反應示意 圖3是本發明所述的納米木塑複合材料的製備方法實施例中雙逾滲效應的原理示意圖。具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。一種納米木塑複合材料的製備原料，包含的成分及重量百分比為木質纖維40% 60%、塑料25% 35%、納米無機粒子1% 5%、偶聯劑O. 5% 4%和其他助劑5% 20%。其中，所述木質纖維至少是木粉(如鋸末、下腳料、枝椏等)或農業廢纖維(如稻殼、果殼、秸杆等)中的一種，所述塑料為PE塑膠或PP塑膠；所述納米無機粒子是納米二氧化矽、納米碳酸鈣等；所述其他助劑包括有相容劑、潤滑劑、引發劑和特殊功能改性劑，引發劑的重量百分比為O. 5% 2%，特殊功能改性劑重量百分比為O. 5% 2%，餘下重量百分比為相容劑和潤滑劑，且相容劑為高分子相容劑，如馬來酸酐接枝聚乙烯或馬來酸酐聚丙烯，其接枝率為I. 5% 2. 0%。如圖I至圖3中所示，本發明所述的納米木塑複合材料的製備方法，包括有以下步驟
步驟A.將木質纖維、納米粒子與偶聯劑進行預處理，使其充分混合、相互偶聯一起；步驟B.將經預處理後的木質纖維、納米粒子與接枝單體高速共混，使接枝單體充分浸潤納米粒子和木質纖維；
步驟C.將浸潤後納米粒子、木質纖維與引發劑和廢塑料，並配以特殊功能改性劑及其他助劑，將不相容的無機納米粒子、木質纖維與塑料複合在一起；
步驟D.將充分相容、複合一起的無機納米粒子、木質纖維與塑料依次進行造粒、擠出成型、水冷卻、牽引機牽引、切割鋸切割處理，製得本納米木塑複合材料。
其中，所述將浸潤後納米粒子、木質纖維與引發劑和廢塑料，並配以特殊功能改性劑及其他助劑，將不相容的無機納米粒子、木質纖維與塑料複合在一起，具體可以為在浸潤後納米粒子、木質纖維與引發劑和廢塑料加入相容劑、潤滑劑、引發劑和特殊功能改性劑，使將不相容的無機納米粒子、木質纖維與塑料在熔融共混時發生雙逾滲效應，複合在一起；也就是，在接枝改性納米粒子填充聚合物複合材料中實際上存在著兩個可以產生逾滲的組元，即納米微粒團聚體(由納米粒子、接枝聚合物和均聚物所組成的接枝改性納米粒子複合顆粒)，本身可以形成逾滲結構，同時這些團聚體又能夠在塑料基體內形成逾滲，高分子相容劑中的接枝單體(馬來酸酐)發生聚合併接枝到納米粒子和木質纖維表面，將使納米粒子團聚體撐開，大大降低納米粒子表面能，保證最後製備的納米木塑複合材料中納米粒子和木粉的良好分散。這種分散相內和基體連續相內應力體積球的雙逾滲，使納米粒子團聚體能夠承受載荷並傳遞應力，促使粒子周圍的基體發生強烈的塑性剪切屈服，吸收大量的能量。這樣，按照本發明所述的納米木塑複合材料的製備原料以及製備方法，即可生產出具有高纖維含量、高模量、高強度、高耐水性、甲醛釋放量低及良好加工性能的新型環保高性能納米木塑複合材料，實現工業化，產品進入市場附加值更高的建築結構領域，提升行業技術水平和產品檔次，達到國內領先水平；而且擠出造粒過程中，同步實現納米粒子、木質纖維表面改性接枝，納米改性效果明顯，可以顯著提高木塑複合材料的綜合性能。這種改性技術與一般多步法改性相比，具有能耗低、佔地面積小、投資少等優點。下面結合幾個實施例對本發明所述的納米木塑複合材料的製備原料和製備方法進一步進行說明。實施例一
將本發明所述的納米木塑複合材料的製備原料，包含的成分及重量百分比為木質纖維40%、塑料35%、納米無機粒子1%、偶聯劑4%和其他助劑20%,按照本發明所述的製備方法，首先將木質纖維、納米粒子與偶聯劑進行預處理；然後與接枝單體高速共混，使接枝單體充分浸潤納米粒子和木質纖維；接著加入相容劑、潤滑劑、引發劑和特殊功能改性劑，使不相容的無機納米粒子、木質纖維與塑料在熔融共混時發生雙逾滲效應，複合在一起；最後依次進行造粒、擠出成型、水冷卻、牽引機牽引、切割鋸切割處理，生產出具有高纖維含量、高模量、高強度、高耐水性、甲醛釋放量低及良好加工性能的新型環保高性能的納米木塑複合材料。實施例二
將本發明所述的納米木塑複合材料的製備原料，其包含的成分及重量百分比為木質纖維60%、塑料25%、納米無機粒子1%、偶聯劑4%和其他助劑10%，按照本發明所述的製備方法，首先將木質纖維、納米粒子與偶聯劑進行預處理；然後與接枝單體高速共混，使接枝單體充分浸潤納米粒子和木質纖維；接著加入相容劑、潤滑劑、引發劑和特殊功能改性劑，使不相容的無機納米粒子、木質纖維與塑料在熔融共混時發生雙逾滲效應，複合在一起；最後依次進行造粒、擠出成型、水冷卻、牽引機牽引、切割鋸切割處理，生產出具有高纖維含量、高模量、高強度、高耐水性、甲醛釋放量低及良好加工性能的新型環保高性能的納米木塑複合材料。實施例三將本發明所述的納米木塑複合材料的製備原料，其包含的成分及重量百分比為木質纖維50%、塑料30%、納米無機粒子5%、偶聯劑4%和其他助劑11%，按照本發明所述的製備方法，首先將木質纖維、納米粒子與偶聯劑進行預處理；然後與接枝單體高速共混，使接枝單體充分浸潤納米粒子和木質纖維；接著加入相容劑、潤滑劑、引發劑和特殊功能改性劑，使不相容的無機納·米粒子、木質纖維與塑料在熔融共混時發生雙逾滲效應，複合在一起；最後依次進行造粒、擠出成型、水冷卻、牽引機牽引、切割鋸切割處理，生產出具有高纖維含量、高模量、高強度、高耐水性、甲醛釋放量低及良好加工性能的新型環保高性能的納米木塑複合材料。以上內容是結合具體的優選技術方案對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種納米木塑複合材料的製備原料，其特徵在於，包含的成分及重量百分比為木質纖維40% 60%、塑料25% 35%、納米無機粒子1% 5%、偶聯劑O. 5% 4%和其他助劑5% 20%ο
2.根據權利要求I所述的製備原料，其特徵在於，所述木質纖維至少是木粉或農業廢纖維中的一種，所述塑料為PE塑膠或PP塑膠。
3.根據權利要求2所述的製備原料，其特徵在於，所述納米無機粒子是納米二氧化矽或納米碳酸鈣。
4.根據權利要求I至3中任何一項所述的製備原料，其特徵在於，所述其他助劑包括有相容劑、潤滑劑引發劑和特殊功能改性劑，所述引發劑的重量百分比為O. 5% 2%，所述特殊功能改性劑重量百分比為O. 5% 2%，餘下重量百分比為所述相容劑和潤滑劑。
5.根據權利要求4所述的製備原料，其特徵在於，所述相容劑為高分子相容劑，且其接枝率為I. 5% 2. 0%。
6.根據權利要求5所述的製備原料，其特徵在於，所述高分子相容劑為馬來酸酐接枝聚乙烯或馬來酸酐聚丙烯。
7.—種納米木塑複合材料的製備方法，其特徵在於，包括有以下步驟 a.將木質纖維、納米粒子與偶聯劑進行預處理； b.將經預處理後的木質纖維、納米粒子與接枝單體高速共混，使接枝單體充分浸潤納米粒子和木質纖維； c.將浸潤後納米粒子、木質纖維與引發劑和廢塑料，並配以特殊功能改性劑及其他助齊U，將不相容的無機納米粒子、木質纖維與塑料複合在一起； d.將充分相容、複合一起的無機納米粒子、木質纖維與塑料依次進行造粒、擠出成型、水冷卻、牽引機牽弓I、切割鋸切割處理，製得本納米木塑複合材料。
8.根據權利要求7所述的製備方法，其特徵在於，所述將浸潤後納米粒子、木質纖維與弓丨發劑和廢塑料，並配以特殊功能改性劑及其他助劑，將不相容的無機納米粒子、木質纖維與塑料複合在一起，具體為在浸潤後納米粒子、木質纖維與引發劑和廢塑料加入相容劑、潤滑劑、引發劑和特殊功能改性劑，使將不相容的無機納米粒子、木質纖維與塑料在熔融共混時發生雙逾滲效應，複合在一起。
全文摘要
本發明涉及一種納米木塑複合材料的製備原料及製備方法，該製備原料包含的成分及重量百分比為木質纖維40%～60%、塑料25%～35%、納米無機粒子1%～5%、偶聯劑0.5%～4%和其他助劑5%～20%；製備時，首先將木質纖維、納米粒子與偶聯劑進行預處理，然後與接枝單體高速共混，使接枝單體充分浸潤納米粒子和木質纖維，接著加入相容劑、潤滑劑、引發劑和特殊功能改性劑，使不相容的無機納米粒子、木質纖維與塑料在熔融共混時發生雙逾滲效應，複合一起，最後進行造粒、擠出成型、水冷卻、牽引、切割處理；即可生產出具有高纖維含量、高模量、高強度、高耐水性、甲醛釋放量低及良好加工性能的新型環保高性能的納米木塑複合材料。
文檔編號C08K3/36GK102942798SQ20121042659
公開日2013年2月27日 申請日期2012年10月31日 優先權日2012年10月31日
發明者遊瑞生 申請人:遊瑞生, 廣東康特環保科技有限公司