一种高强度耐压防裂的木塑复合材料制造技术

本发明专利技术涉及高分子复合材料技术领域，具体涉及一种高强度耐压防裂的木塑复合材料。该型木塑复合材料的组分包括：聚丙烯树脂、聚烯烃热塑性弹性体、相容剂、木粉、变质石棉纤维、氢氧化镁、润滑剂、硅烷偶联剂、邻苯二甲酸二丁酯、二盐基亚磷酸铅和抗老化剂。其中，木粉选用含水量低于3%的杉木粉或松木粉，木粉在使用前采用阻燃剂溶液进行高压浸渍，阻燃剂溶液由二氧化硅溶胶、聚磷酸铵、四水合八硼酸钠和碳酸铝加水后配制得到；相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；润滑剂为聚乙烯蜡；防老剂中含有等质量比的抗氧剂和紫外线吸收剂；该型木塑复合材料的强度高、耐压、防裂性能突出，热稳定性好，不容易老化、变形。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度耐压防裂的木塑复合材料
本专利技术涉及高分子复合材料
，具体涉及一种高强度耐压防裂的木塑复合材料。
技术介绍
木塑复合材料是一种新型材料，该材料主要是以聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯等塑料为原料，通过添加木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合成新的木质材料，再经挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺，生产出的板材或型材。该材料主要用于建材、家具、物流包装等行业；将塑料和木质粉料按一定比例混合后经热挤压成型的板材，称之为挤压木塑复合板材。木塑复合材料由于主要以木质和塑料作为原料，因此具有二者的综合特性，材料的加工特性较好，机械强度较高，而且因为木质材料具有良好的自然降解性好，木塑材料还具有更好的降解性，环保性能更加突出。由于突出的物理性能和环保特性，木塑材料在装饰材料领域的应用非常广泛，不仅包括木地板，装饰板等大量的家装材料，还包括一些工艺产品的外壳等防护件材料。当然，随着人们对材料性能的要求越来越高，对复合材料的研究越来越深人，木塑材料的也被不断赋予各种新的性能。由于木塑材料主要以聚乙烯或聚丙烯等高分子材料和木粉经过复合加工制备而成，而聚乙烯和聚丙烯等材料主要是由主链型碳碳高分子骨架构成，材料中的支链较少，因此与木粉等填料的复合相容效果较差，这对复合材料的性能稳定性造成影响。另外，由于木塑板中木粉含有的木质素纤维的强度较低，所以木塑复合材料的韧性和弯曲性能相对较差，存在可以提升的空间。而高分子材料和木粉材料均为易燃材料，因此对复合材料的防火阻燃性能改性处理提出了要求。如何改善木塑复合材料以上各项性能的短板，成为提高木塑材料应用的主要研究方向。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种高强度耐压防裂的木塑复合材料，该型木塑复合材料的强度高、耐压、防裂性能突出，热稳定性好，不容易老化、变形。为了达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案来实现的：一种高强度耐压防裂的木塑复合材料，按照质量份数，木塑复合材料的组分包括：聚丙烯树脂60-70份，聚烯烃热塑性弹性体6-9份，相容剂8-10份，木粉55-75份，变质石棉纤维12-17份，氢氧化镁6-9份，润滑剂3-5份，硅烷偶联剂1-3份，邻苯二甲酸二丁酯1.5-2.5份，二盐基亚磷酸铅1.8-2.3份，抗老化剂1-2份。优选地，按照质量份数，木塑复合材料的组分包括：聚丙烯树脂65-68份，聚烯烃热塑性弹性体7-8份，相容剂8.6-9.4份，木粉60-65份，变质石棉纤维13-16份，氢氧化镁7-8份，润滑剂3.4-4.2份，硅烷偶联剂1.9-2.3份，邻苯二甲酸二丁酯1.8-2.2份，二盐基亚磷酸铅1.9-2.1份，抗老化剂1.7-1.9份。进一步优选地，按照质量份数，木塑复合材料的组分包括：聚丙烯树脂66份，聚烯烃热塑性弹性体7.5份，相容剂9份，木粉63份，变质石棉纤维15份，氢氧化镁7.5份，润滑剂4份，硅烷偶联剂2.2份，邻苯二甲酸二丁酯2.1，二盐基亚磷酸铅2份，抗老化剂1.8份。本专利技术中，变质石棉纤维的制备方法包括如下步骤：(1)使用摩尔浓度为2.5mol/L的稀硫酸溶液对石棉纤维进行表面洗涤，酸洗后的石棉纤维用去离子水反复冲洗3-4次至洗涤液呈中性，然后将石棉纤维烘干；配置等体积比的四氯化碳和45％氢氟酸的分层浸渍液，然后将石棉纤维加入到分层浸渍液中，每隔2-3s提拉一次，反复提拉3.5-4min完成石棉纤维的表面微蚀，然后将石棉纤维用去离子水和无水乙醇反复冲洗至溶液呈中性；(2)将上步骤的石棉纤维送入到丙酮溶剂中，浸渍15-18h，然后将石棉纤维送入到热处理炉中，以12℃/min的升温速率，缓慢升温至600-650℃，在氮气气氛保护下保温热处理1-2h，然后将纤维冷却至低于100℃后出炉，自然冷却至室温；(3)将上步骤的石棉纤维送入到石英管中，向石英管内通入氢气和氩气的混合气体，混合气体中氢气体积占比为8％，然后以7℃/min的速率将石英管内温度升高至950-1000℃，保温1-1.5h，然后向反应釜内通入甲烷气体，甲烷气体的体积占比为25％，反应1.5h后，关闭甲烷气体，保持氢气和氩气的混合气体，并降低石英管的温度至室温，完成石棉纤维表面的碳基外延生长；(4)向丙酮溶剂中加入1.5％的硅烷偶联剂，2％的乙二醇二缩水甘油醚和7％的环氧树脂，制成表面处理剂，将上步骤的石棉纤维加入到表面处理剂中，以45-50℃温度分散处理并浸渍2-2.5h，然后将石棉纤维以70-75℃的温度烘干，得到所需变质石棉纤维。其中，石棉纤维选用青石棉。步骤(4)中使用的硅烷偶联剂选用KH550、KH560和K570中的一种。优选地，木粉选用含水量低于3％的杉木粉或松木粉，木粉在使用前采用阻燃剂溶液进行高压浸渍，阻燃剂溶液由二氧化硅溶胶、聚磷酸铵、四水合八硼酸钠和碳酸铝加水后配制得到。优选地，相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；润滑剂为聚乙烯蜡。优选地，防老剂中含有等质量比的抗氧剂和紫外线吸收剂；抗氧剂选用抗氧剂1010、抗氧剂1076或抗氧剂164；紫外线吸收剂选用UVP-327或UV-531。本专利技术提供的木塑复合材料及产品的制备方法为：按照质量份数，将聚丙烯树脂、聚烯烃热塑性弹性体和相容剂加入到混炼机中，以155-160℃的温度密炼6-8min，然后将混合料投入到高速混合机中，并向高速混合机中投入木粉、变质石棉纤维、氢氧化镁、润滑剂、硅烷偶联剂、邻苯二甲酸二丁酯，以120-130℃的温度，950-1100r/min的转速高速混合6-10min，接着将二盐基亚磷酸铅和抗老化剂加入，继续高速混合2-3min，将混合料注入到模具中热压成型，得到所需木塑复合材料产品。本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术提供的木塑复合材料中，使用聚丙烯树脂、聚烯烃热塑性弹性体和相容剂的复合材料作为木粉的有机粘接剂。聚烯烃热塑性弹性体可以改善聚丙烯树脂强度和硬度较好，但是材料塑性较差的问题，提升材料的加工特性，相容剂使用的是马来酸酐接枝聚丙烯，相容剂可以在聚丙烯主链上接枝，形成丰富的支链，从而提升高分子粘接剂与木粉和填料的相容性，提高木塑复合材料的稳定性。为了极进一步提高木塑复合材料的抗拉强度、韧性和弯曲性能，材料组分中添加有变质石棉纤维，这种纤维是一种新型无机纤维材料，纤维具有强度高、耐火度、电绝缘性和绝热性较好的特点。本专利技术中对石棉纤维进行了微蚀处理并采用碳基材料进行表面外延生长，在石棉纤维表面形成了一些特殊的微观结构，使得石棉纤维的强度和耐磨性能得到提升；为了提高石棉纤维与高分子材料的相容性，还对石棉纤维采用硅烷偶联剂和表面活性剂进行表面处理。该型纤维材料添加到木塑复合材料中之后，对木塑复合材料的抗拉强度、韧性和抗震防裂性能具有很好的提升效果；并且与主体材料中之间产生良好的相容性，对木塑复合材料的热稳定性和抗老化性能的影响较小。此外，由于石棉纤维表面通过外延生长形成碳基晶体，使得石棉纤维还具有一定的抗静电剂的性质，从而使得制备的木塑复合材料产品也具有良好的抗静电性能，降低产品因为静电现象引发火灾等问题的风险。此外，本专利技术的木塑复合材料中，使用的氢氧化镁主要作为阻燃剂使用，木粉在使用前也进行阻燃处理，从而提高木塑复合材料的阻燃和自熄性能。二盐基亚磷酸铅主要作为热稳定剂使用，提高木塑复合材料的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度耐压防裂的木塑复合材料，其特征在于：按照质量份数，所述木塑复合材料的组分包括：聚丙烯树脂60‑70份，聚烯烃热塑性弹性体6‑9份，相容剂8‑10份，木粉55‑75份，变质石棉纤维12‑17份，氢氧化镁6‑9份，润滑剂3‑5份，硅烷偶联剂1‑3份，邻苯二甲酸二丁酯1.5‑2.5份，二盐基亚磷酸铅1.8‑2.3份，抗老化剂1‑2份。

【技术特征摘要】
1.一种高强度耐压防裂的木塑复合材料，其特征在于：按照质量份数，所述木塑复合材料的组分包括：聚丙烯树脂60-70份，聚烯烃热塑性弹性体6-9份，相容剂8-10份，木粉55-75份，变质石棉纤维12-17份，氢氧化镁6-9份，润滑剂3-5份，硅烷偶联剂1-3份，邻苯二甲酸二丁酯1.5-2.5份，二盐基亚磷酸铅1.8-2.3份，抗老化剂1-2份。2.根据权利要求1所述的一种高强度耐压防裂的木塑复合材料，其特征在于：按照质量份数，所述木塑复合材料的组分包括：聚丙烯树脂65-68份，聚烯烃热塑性弹性体7-8份，相容剂8.6-9.4份，木粉60-65份，变质石棉纤维13-16份，氢氧化镁7-8份，润滑剂3.4-4.2份，硅烷偶联剂1.9-2.3份，邻苯二甲酸二丁酯1.8-2.2份，二盐基亚磷酸铅1.9-2.1份，抗老化剂1.7-1.9份。3.根据权利要求2所述的一种高强度耐压防裂的木塑复合材料，其特征在于：按照质量份数，所述木塑复合材料的组分包括：聚丙烯树脂66份，聚烯烃热塑性弹性体7.5份，相容剂9份，木粉63份，变质石棉纤维15份，氢氧化镁7.5份，润滑剂4份，硅烷偶联剂2.2份，邻苯二甲酸二丁酯2.1，二盐基亚磷酸铅2份，抗老化剂1.8份。4.根据权利要求1所述的一种高强度耐压防裂的木塑复合材料，其特征在于，所述变质石棉纤维的制备方法包括如下步骤：（1）使用摩尔浓度为2.5mol/L的稀硫酸溶液对石棉纤维进行表面洗涤，酸洗后的石棉纤维用去离子水反复冲洗3-4次至洗涤液呈中性，然后将石棉纤维烘干；配置等体积比的四氯化碳和45%氢氟酸的分层浸渍液，然后将石棉纤维加入到分层浸渍液中，每隔2-3s提拉一次，反复提拉3.5-4min完成石棉纤维的表面微蚀，然后将石棉纤维用去离子水和无水乙醇反复冲洗至溶液呈中性；（2）将上步骤的石棉纤维送入到丙酮溶剂中，浸渍15-18h，然后将石棉纤维送入到热处理炉中，以12℃/min的升温速率，缓慢升温至600-650℃，在氮气气氛保护下保温热处理1-2h，然后将纤维冷却至低于100℃后出炉，自然冷却至室温；（3）将上步骤的石棉纤维送入到石英管中，向石英管内通入氢气和氩气的混合气体，混合气体中氢气体积占比为8%...

【专利技术属性】
技术研发人员：武娟，
申请(专利权)人：合肥万之景门窗有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34