一种马来酸酐接枝聚烯烃木塑复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种马来酸酐接枝聚烯烃木塑复合材料及其制备方法。它要解决的技术问题是：在提高木塑复合材料强度的同时，提高木塑复合材料中植物纤维的含量，从而提高木塑复合材料的外观木质感。本发明专利技术复合材料，其特征在于有以下原料：植物纤维粉、马来酸酐接枝聚烯烃和辅加塑料的重量为１００份，其中植物纤维粉为６０～８５份，余为马来酸酐接枝聚烯烃和辅加塑料，其中马来酸酐接枝聚烯烃重量占４０～１００％（优选为７０～１００％）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及木塑复合材料及其制备方法，具体是一种以植物纤维粉和马 来酸酐接枝聚烯烃为主要原料制备的外观木质感和颜色极像天然木材的木 塑复合材料及其制备方法。
技术介绍
木塑复合材料是以热塑性塑料和植物纤维粉为主要原料，经高温挤出(或 压制、注塑)成型，制成的型材、板材或其它制品，主要是用作木材的替代品。制备木塑复合材料所用的热塑性塑料主要为热塑性废旧塑料，所用的植 物物纤维粉主要为农林废弃物，如木粉、竹粉、糠粉、农作物秸秆粉等。因 此，木塑复合材料的发展有利于农林废弃物的综合利用，有利于治理废旧塑 料引起的"白色污染"，有利于缓解木材日趋紧张的压力和减少森林砍伐，这 对于资源循环利用和建设节约型社会具有十分重要的意义。木塑复合材料像木材一样可锯、可刨、可钉；木塑复合材料的某些性能 优于木材，如不吸水变形、不虫蛀、耐腐蚀、可以像热塑性塑料那样100 %回收再利用等等，是一种绿色环保材料。由于木塑复合材料主要是用作木材的替代品，所以人们总是希望其外观非 常像木材。但是，现有技术生产的一般木塑复合材料由于植物纤维含量较低、 塑料含量较高，因而其外观木质感不强。植物纤维粉含量难以提高的主要原 因是因为植物纤维粉为极性的亲水性物质，而塑料为非极性的亲油性物质， 两者相容性很差。现有技术主要是通过在配方中加入少量偶联剂来提高植物纤维粉与塑料 的界面之间的相容性。常用的偶联剂有酞酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸酯 偶联剂、马来酸酐接枝聚乙烯(MAH-g-PE)、马来酸酐接枝聚丙烯(MAH-g-PP)等。但是，植物纤维的成份复杂，含有水份和各种有机物小分子，且其主要成 份中的纤维素、半纤维素、木质素在高温加工过程中存在降解、软化等现象， 结果导致上述偶联剂的效果受到不良影响。例如偶联剂与植物纤维表面的 作用受水份的影响相当大，而实际生产中植物纤维所含的水份总是难以完全 除去，否则易引起变色或炭化；又如即使偶联剂与植物纤维粉表面的羟基 形成了酯键，但由于植物纤维在加热成型过程中有部分降解发生，结果可能 会使作用成酯键的部分脱离纤维素或半纤维素大分子的主体；等等。由于上述原因， 一般挤出成型的PE或PP木塑复合材料中植物纤维含量 较低；如果大幅度提高其植物纤维含量，就会使木塑复合材料的强度明显降 低，吸水率显著升高。而植物纤维含量低会使木塑复合材料产品的外观木质 感较差。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是在提高木塑复合材料强度的同时，通过显著 提高木塑复合材料中植物纤维的含量来提高木塑复合材料的外观木质感。 本专利技术木塑复合材料的描述为了保证在显著提高木塑复合材料中植物纤维含量的同时，还要求提高 木塑复合材料的强度，降低其吸水率，本专利技术原料不采用加入少量偶联剂来 解决植物纤维与塑料的相容性，而是从以下两方面着手来解决相容性问题(1) 将原料中的废旧PE或废旧PP全部或大部分用马来酸酐接枝改性， 以提高塑料的极性；(2) 选用具有分散植物纤维粉作用的润滑剂对植物纤维粉进行表面处理，使植物纤维的表面极性降低。通过以上两方面的措施，使使塑料与植物纤维的极性差减小，从而使它们之间的相容性增加，而不需要另加偶联剂。采用上述相容技术的优点在于 马来酸酐接枝聚烯烃和处理后的植物纤维粉相容性好，不需要另加偶联剂， 而且可以在增大植物纤维粉含量的同时，保持制得的木塑复合材料强度高、 吸水率低。上述技术方案的马来酸酐接枝聚烯烃木塑复合材料，其特征在于有以下 原料植物纤维粉、马来酸酐接枝聚烯烃和辅加塑料的重量为ioo份，其中植 物纤维粉为60 85份(优选为70 80份)，余为马来酸酐接枝聚烯烃和辅加 塑料，其中马来酸酐接枝聚烯烃重量占40 100% (优选为70 100%)。即在 原料中，与植物纤维粉相混的可以全部用马来酸酐接枝聚烯烃，根据需要也 可以部分用马来酸酐接枝聚烯烃、部分则用辅加塑料。所述辅加塑料可以是 新料，为了降低生产成本，优选废旧塑料，如废旧ABS、废旧EVA、废旧POE、 废旧EPDM、废旧SBS、废旧CPE等；更优选废旧PE和/或废旧PP。添加剂重量为2 6份，其中润滑剂为1.5 3份，稳定剂为0.5 1份， 余为着色剂。具体的说，所述的植物纤维粉选自木粉、竹粉、糠粉、农作物秸秆粉、 非农作物植物纤维粉中的一种或多种的任意比例的混合物；所述的马来酸酐接枝聚烯烃选自马来酸酐接枝PE(MAH-g-PE)、马来酸酐 接枝PP(MAH-g-PE)或两种接枝物的任意比例混合物；所述的润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸甲酯、硬脂酸丁酯、硬脂酸酰胺、软 脂酸酰胺、油酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸转、硬脂酸锌、月桂酸铅、 液体石蜡、固体石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡中的一种或几种的混合物；所述的着色剂选自镉系颜料、铁系颜料、铬系颜料、钴系颜料中的一种 或几种的混合物，还可以再加入少量炭黑。这种着色方法与本专利配方和工 艺配套可制得与防腐木颜色和外观十分相像的木塑复合材料，用于替代防腐 木用于室外园林景观建设时仿真木效果良好。所述的稳定剂包括光稳定剂和抗氧剂，光稳定剂选自UV-531、 UV-1084、 UV-774，抗氧剂选自BHT、 1010、 DLTP、 330、 SP。专利技术人研究发现，在保持接枝聚烯烃和PE(或邻PP)的总量不变的条件 下，如果逐渐增加原料中的MAH-g-PE(或MAH-g-PP)，同时减少PE(或PP)，则在本专利技术原料配比和制备方法条件下，随着MAH-g-PE(或MAH-g-PP) 含量的增加，制得的木塑复合材料的强度、模量均不断升高，吸水率降低， 典型的实验结果见表l。由表1可见，当MAH-g-PE全部替代PE时，材料的强度远高于一般木塑 复合材料，而不像许多报道那样，随着MAH-g-PE的增加，木塑复合材料的 强度先是升高，而后降低，总体强度升高不多。这显然与本专利技术的原料配比 和制备方法的特点有关。表h木塑复合材料的强度与接枝PE用量的关系<table>table see original document page 7</column></row><table>与表1类似的大量研究表明，当高分子材料全部或大部分用MAH-g-PE 或MAH-g-PP替代时，即使植物纤维含量大幅度提高，用本专利技术原料配比和 制备方法制得的木塑复合材料仍具有较高的强度和较低的吸水率。马来酸酐接枝聚烯烃MAH-g-PE和MAH-g-PP可以选用新PE料和新PP 料来制备；为了降低生产成本和有利于环保，优先选用由废旧PE和废旧PP 与马来酸酐接枝反应制得的马来酸酐接枝PE和马来酸酐接枝PP。本专利技术制备方法的描述按原料配料,将植物纤维粉进行干燥(常用气流旋流干燥器)，将干燥后的 植物纤维粉与其它原料在高速混合机中进行混合，再用同向平行双螺杆挤出 机进行塑化造粒得木塑粒，然后用锥形双螺杆挤出机挤出成型，最后进行表 面打磨处理；所述的打磨处理是采用机械方法，将挤出机挤出制得的表面光 滑的木塑复合材料表面打磨掉一薄层，使其表面具有类似于天然木材的纹路。作为优选，同向平行双螺杆挤出机进行加热塑化造粒时，机头部分不设 置切粒装置，而是使螺杆头外露，物料直接挤出，挤出物以流化态送至旋风 分离器进行冷却，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种马来酸酐接枝聚烯烃木塑复合材料，其特征在于有以下原料：　　　　植物纤维粉、马来酸酐接枝聚烯烃和辅加塑料的重量为１００份，其中植物纤维粉为６０～８５份，余为马来酸酐接枝聚烯烃和辅加塑料，其中马来酸酐接枝聚烯烃重量占４０～１００％；　　　　添加剂重量为２～６份，其中润滑剂为１．５～３份，稳定剂为０．５～１份，余为着色剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕群，
申请(专利权)人：杭州师范大学，吕群，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]