一种高强度木塑复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度木塑复合材料及其制备方法，涉及木塑复合材料技术领域，包括如下质量份数的组分：聚氯乙烯树脂10～50份、木质纤维粉30～90份、界面改性剂1～30份、热固性树脂1～20份、加工助剂1～10份，加工助剂包括发泡剂。通过添加咪唑离子液体界面改性剂改善了木质纤维粉等生物质纤维和聚氯乙烯树脂等热塑性树脂间的相容性，提高了木塑复合材料的结合力；通过添加热固性树脂，提升了木塑复合材料的抗冲击强度；通过添加发泡剂增加了木塑复合材料的空隙，提升了木塑复合材料的热传导性能，避免出现应力开裂、卷曲的现象。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度木塑复合材料及其制备方法
本专利技术涉及木塑复合材料
，特别涉及一种高强度木塑复合材料及其制备方法。
技术介绍
木塑复合材料是国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合材料，是利用热塑性树脂与木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合制备成新的木质材料，再经挤压、模压、注塑成型等塑料加工工艺生产出的板材或型材。木塑复合材料由于具有较好的弹性性能、耐用性能、与硬木相当的抗压性能、抗弯曲性能而受到人们的广泛关注。目前木塑产品的使用范围越来越广，其作为天然木材的替代品的趋势越来越高。其应用范围已经由原来主要的建筑施工模板，托盘，包装箱，管材、户外景观、铺板、栏杆等，逐步扩展到室内家具、装饰、门窗、地板、汽车内饰、电器外壳、运动器材、包装等众多领域。但是，由于生物质纤维的亲水性和热塑性树脂的疏水性使两者之间的界面相容性较差，导致木塑复合材料的结合力较小，从而引起木塑复合材料制品的吸湿开裂、拉伸强度和冲击强度等力学性能降低等问题。此外，热塑性树脂和生物质纤维都是热的不良导体，在室外阳光长期暴晒下，由于热量不能及时传导会引起组分发生分解反应而使木塑复合材料的物理机械性能迅速下降，同时，由于传热不畅，木塑型材表面温度比本体温度高，导致热应力不一致，引起木塑型材表面开裂。这些缺点严重限制了木塑复合材料的进一步发展。因此需要对生物质纤维和热塑性树脂的界面进行改性，以改善它们之间的相容性，同时，对其进行热传导性能的改善，提高复合材料的性能和耐用性。
技术实现思路
针对以上缺陷，本专利技术的目的是提供一种高强度木塑复合材料及其制备方法，能够改善生物质纤维和热塑性树脂间的相容性，提高木塑复合材料的结合力；提升木塑复合材料的抗冲击强度；能够增加木塑复合材料的空隙，能够提升木塑复合材料的热传导性能，避免应力开裂、卷曲的问题。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种高强度木塑复合材料，包括以下质量份数的组分：聚氯乙烯树脂10～50份、木质纤维粉30～90份、界面改性剂1～30份、热固性树脂1～20份、加工助剂1～10份，所述加工助剂包括发泡剂。优选地，所述界面改性剂为咪唑离子液体，所述咪唑离子液体为1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、1-甲基-3-甲基咪唑氯盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-甲基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-甲基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐中的一种或两种以上的混合物。优选地，所述的热固性树脂为包括玻璃纤维和/或环氧树脂的热固性复合材料。优选地，所述加工助剂为所述发泡剂、润滑剂、热稳定剂、特殊功能改性剂中的一种或两种以上的混合物。优选地，所述发泡剂为碳酸氢钠、碳酸氢铵、偶氮二甲基酰胺、N,N-二亚硝基五次甲基四胺、N,N-二甲基-N,N-二亚对苯二甲酰胺、4,4-二磺酰肼二苯醚的一种或两种以上的混合物。优选地，所述润滑剂为硬脂酸金属盐、硬脂酸、聚酯蜡、石蜡、PE蜡、氧化PE蜡中的一种或两种以上的混合物；所述热稳定剂为稀土热稳定剂、铅盐热稳定剂、金属皂类热稳定剂中的一种或两种以上的混合物；所述特殊功能改性剂为壳聚糖、壳聚糖衍生物抗菌剂、UV稳定剂、防霉助剂中的一种或两种以上的混合物。优选地，所述木质纤维为粒径在40目～500目且含水率小于5％的木粉、竹粉、玉米秸秆粉、小麦秸秆粉、高粱秸秆粉、水稻秸秆粉、藤麻秆粉、甘蔗渣中的一种或两种以上的混合物。一种上述高强度木塑复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1：将所述聚氯乙烯树脂、所述木质纤维、所述界面改性剂加入至转速为100～1500r/min的高速混合机中，在80～100℃下热混5～30min；S2：将所述热固性树脂加入到步骤S1产生的热混料中，继续在转速为100～1500r/min、温度为80～100℃的所述高速混合机中热混5～10min，然后加入所述加工助剂继续在转速为100～1500r/min、温度为80～100℃的所述高速混合机中热混5～10min；S3：将步骤S2产生的混合料转移至冷混机中冷却至35～50℃，在35～50℃下冷混10～15min；S4：步骤S3产生的预混料通过双螺杆挤出机挤出造粒、二次成型、冷却定型、牵引、切割工艺，即得所述高强度木塑复合材料。优选地，所述双螺杆挤出机的挤出机温度为110～160℃。采用了上述技术方案后，本专利技术的有益效果是：由于本专利技术一种高强度木塑复合材料，包括以下质量份数的组分：聚氯乙烯树脂10～50份、木质纤维粉30～90份、界面改性剂1～30份、热固性树脂1～20份、加工助剂1～10份，加工助剂包括发泡剂。通过添加界面改性剂，对木质纤维和聚氯乙烯树脂的界面进行改性，以改善它们之间的相容性，提高木塑复合材料的结合力；通过添加高强度的热固性树脂，提升木塑复合材料的抗冲击强度；通过添加发泡剂，增加了木塑复合材料的空隙，提升木塑复合材料的热传导性能，避免出现应力开裂、卷曲的现象。综上所述，本专利技术一种高强度木塑复合材料及其制备方法，改善了木质纤维粉等生物质纤维和聚氯乙烯树脂等热塑性树脂间的相容性，提高了木塑复合材料的结合力；提升了木塑复合材料的抗冲击强度；增加了木塑复合材料的空隙，提升了木塑复合材料的热传导性能，避免出现应力开裂、卷曲的现象。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。本专利技术的高强度木塑复合材料的组分包括聚氯乙烯树脂10～50份、木质纤维粉30～90份、界面改性剂1～30份、热固性树脂1～20份、加工助剂1～10份，加工助剂包括发泡剂。优选界面改性剂为咪唑离子液体，咪唑离子液体为1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、1-甲基-3-甲基咪唑氯盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-甲基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-甲基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐中的一种或两种以上的混合物。咪唑离子液体具有优良的溶解性、亲疏水性和多种化学作用力来提升吸附效率，咪唑离子液体能够改变生物质纤维的亲水性和热塑性树脂的疏水性，提高了两者之间的界面相容性，增强了其结合力，从而所得的木塑复合材料中木质纤维含量大大提升，其拉伸强度和冲击强度等力学性能都得到提高。优选热固性树脂为热固性复合材料，热固性复合材料包括玻璃纤维和/或环氧树脂，进一步优选废旧风电叶片等工业用废旧热固性复合材料，由于其含有玻璃纤维、环氧树脂，能够增强木塑复合材料的抗冲击强度，同时提高其耐磨性及耐腐蚀性。聚氯乙烯树脂可采用废旧回收的聚氯乙烯，也可采用通过本体法、乳液法和悬浮法生产的全新的聚氯乙烯，或采用废旧聚氯乙烯和全新的聚氯乙烯的混合物。在保证木塑复合材料质量的同时实现节能环保、循环再利用。优选加工助剂为发泡剂、润滑剂、热稳定剂、特殊功能改性剂中的一种或两种以上的混合物。优选发泡本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度木塑复合材料，其特征在于，包括以下质量份数的组分：聚氯乙烯树脂10～50份、木质纤维粉30～90份、界面改性剂1～30份、热固性树脂1～20份、加工助剂1～10份，所述加工助剂包括发泡剂。

【技术特征摘要】
1.一种高强度木塑复合材料，其特征在于，包括以下质量份数的组分：聚氯乙烯树脂10～50份、木质纤维粉30～90份、界面改性剂1～30份、热固性树脂1～20份、加工助剂1～10份，所述加工助剂包括发泡剂。2.根据权利要求1所述的一种高强度木塑复合材料，其特征在于，所述界面改性剂为咪唑离子液体，所述咪唑离子液体为1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、1-甲基-3-甲基咪唑氯盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-甲基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-甲基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐中的一种或两种以上的混合物。3.根据权利要求1所述的一种高强度木塑复合材料，其特征在于，所述的热固性树脂为包括玻璃纤维和/或环氧树脂的热固性复合材料。4.根据权利要求1所述的一种高强度木塑复合材料，其特征在于，所述加工助剂为所述发泡剂、润滑剂、热稳定剂、特殊功能改性剂中的一种或两种以上的混合物。5.根据权利要求4所述的一种高强度木塑复合材料，其特征在于，所述发泡剂为碳酸氢钠、碳酸氢铵、偶氮二甲基酰胺、N,N-二亚硝基五次甲基四胺、N,N-二甲基-N,N-二亚对苯二甲酰胺、4,4-二磺酰肼二苯醚的一种或两种以上的混合物。6.根据权利要求4所述的一种高强度木塑复合材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸金属盐、硬...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢成屏，
申请(专利权)人：潍坊赛宝工业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37