一种纤维增强共挤发泡木塑复合材料及其生产工艺制造技术

一种纤维增强共挤发泡木塑复合材料及其生产工艺，包括如下重量份数的原料：基体树脂75‑100份、纤维填料20‑90份、橡胶粉5‑25份、接枝聚烯烃型增容剂5‑20份、硫化剂0.1‑1.5份、复合发泡剂2‑6份；接枝聚烯烃型增容剂通过将接枝单体、聚烯烃以及助剂混合得到的混合物真空干燥后进行挤出造粒处理而成。本申请纤维增强共挤发泡木塑复合材料具有良好的分散性、流动性、力学性能等；本申请纤维增强共挤发泡木塑复合材料中加入橡胶粉和接枝聚烯烃型增容剂，形成动态硫化体系，提高材料的冲击强度，增强材料的韧性。

A Fiber Reinforced Co-extrusion Foamed Wood-Plastic Composite and Its Production Technology

A fiber reinforced co-extrusion foamed wood-plastic composite and its production process include raw materials of 75 100 parts by weight, 20 90 parts by fiber filler, 5 25 parts by rubber powder, 5 20 parts by grafting polyolefin compatibilizer, 0.1 1.5 parts by vulcanizing agent, 2 6 parts by composite foaming agent, and grafting polyolefin compatibilizer is obtained by mixing grafting monomers, polyolefins and auxiliaries. The mixture was dried in vacuum and then extruded and granulated. The application for fiber reinforced co-extrusion foamed wood-plastic composites has good dispersibility, fluidity, mechanical properties, etc. The application for fiber reinforced co-extrusion foamed wood-plastic composites adds rubber powder and grafted polyolefin compatibilizer to form dynamic vulcanization system, improve the impact strength of materials and enhance the toughness of materials.

【技术实现步骤摘要】
一种纤维增强共挤发泡木塑复合材料及其生产工艺
：本申请属于木塑复合材料，具体涉及一种纤维增强共挤发泡木塑复合材料及其生产工艺。
技术介绍
：发泡木塑是塑木工业的一个发展方向，发泡木塑也具有未发泡木塑的可锯割、螺栓或钉子连接得特点，而且挤出发泡后的型材表面质量优于未发泡木塑，发泡能大幅降低成本，最终制品的密度可以降低20-25％，因为树脂占型材材料的40-50％，这些树脂占复合材料成本的80-90％，因此发泡后总成本能降低一半。最早的发泡木塑料复合材料的基础树脂是PS，20世纪70年代Empir公司挤出生产的发泡PS系WPC铅笔杆，20世纪80年代中期，美国MarleyMoulding公司开始生产木粉填充PS的发泡制品。近几年则出现越来越多种类的发泡木塑制品，新增基础树脂有PP，SAN，PVC等，主要产品有型材和形状复杂的大型注塑制品，制品的密度可以降低5-50％，木粉添加量能达30-60％，发泡木塑占木塑总量的20％左右，但其中大部分是PVC系木塑制品。基体树脂中无定型塑料比结晶型塑料更容易发泡，因为无定型塑料熔体强度高，气泡不易挥发。而结晶型塑料的熔体强度低，有利于制备高木粉含量的制品。PE由于价格低、综合性能好是目前用量较大的树脂，但由于其是结晶型物料，成型加工时熔体强度较低，因此在制备发泡木塑时，控制熔体强度是研究的关键点。近年来，PE基发泡木塑在国外已有工业化生产，国内处于研究探索阶段，还未工业化生产。纤维增强共挤发泡木塑复合材料韧性的一个重要指标是冲击强度，改善木塑复合材料的冲击强度是当前该领域一个急需解决的问题，这对于扩大木塑复合材料的应用领域，延长复合材料的使用期限具有很大的作用，而且由于木塑复合材料属于环境友好性材料，可以自然降解，因此通过增韧来优化材料的性能可以有效地保护环境和节约资源，现有技术中常采用添加橡胶粉来增韧。研制木塑复合材料的重点是提高基体与木粉的相容性，解决好植物纤维与基体的界面粘合作用，这是提高木塑复合材料性能的关键技术问题。从组成分析可以看出，木材或木纤维结构上最大的特点是在表面存在大量的羟基基团。这些羟基官能团的反应程度取决于所处的位置，例如在纤维素结晶区的反应活性较非晶区的差很多。由于纤维表面羟基基团的存在，使木塑复合材料具有极性和吸湿性，两者对木塑复合材料的力学性能、耐热性及吸湿性都有很大的影响。目前改善植物纤维与塑料相容性的主要方法有三种：(1)使用相容剂，该方法简单而且效果很好，合适的相容剂有马来酸酐接技聚丙烯(MA-g-PE)、异氰酸酯、亚甲基丁二酸酐等。这些相容剂大部分有羰基或酯基，能够与纤维素中的羟基发生酯化反应，降低纤维的极性和吸湿性，使用后可以提高植物纤维与基体树脂的相容性，其中MA-g-PE的应用较为普遍。(2)植物纤维进行化学接枝处理，对纤维进行接枝处理比较复杂，但接枝纤维与基体树脂的相容性明显改善。(3)使用偶联剂，偶联剂可以提高无机填料及无机纤维与基体树脂之间的相容性是众所周知的，实际上偶联剂同样也可以改善天然植物纤维与基体树脂之间的界面作用力，其中硅烷偶联剂和酞酸醋偶联剂是应用最广泛的两类偶联剂。现有研究表明，木粉在175℃碳化分解，当与加工温度高于175℃的树脂并用时，木塑复合材料性能会受到影响，因此如何提高木粉的高温稳定性是需要解决的问题；另外，木粉为一定长径比的纤维，因此其在复合材料中使用比例越高，复合材料流动性越差，越不利于加工，因此改善木塑加工流动性是研究重点之一。由于聚烯烃为结晶型树脂，因此加工时熔程较窄，熔体强度低，难发泡。因此如何改善树脂基体的熔体强度，寻求合适的发泡工艺是目前聚烯烃木塑发泡的研究重点。木塑复合材料要能代替木材，就要降低木塑复合材料的密度，通常所采用的方法是加大复合体系中木粉的含量，或者是对复合材料进行发泡来减小密度。在CN102604193A中公开了一种空芯木塑笔杆，该专利技术所采取的技术方案是：它是由占重量百分比为30-40％的聚乙烯回料颗粒、45-55％的木粉、3-5％的活性轻质碳酸钙、2-3％的马来酸酐接枝聚乙烯相容剂、1.5-2.5％的钙锌复合稳定剂、3-5％的发泡剂、0.3％的发泡助剂、0.3％的抗氧化剂、3％的色母料所组成；其制作过程是：将上述原料经混合、烘干、并挤压成笔杆的形状即可。本专利技术的有益效果在于：由于本专利技术是将农作物的废弃物和使用后的塑料废弃物得以利用，有利于保护环境。该专利技术采用了马来酸酐接枝聚乙烯相容剂来提高聚乙烯回料颗粒和木粉的相容性，但是该专利技术没有改善木塑复合材料的冲击强度，没有解决木塑复合材料的韧性问题。在CN103992589A中公开了本专利技术涉及一种木塑建筑模板，该专利技术采用橡胶改性的粘土包覆木质纤维粉作为原料，与PVC以及其他助剂混合制备木塑建筑模板。橡胶改性的粘土包覆木质纤维粉中，粘土能够均匀包覆木质纤维粉，包覆木质纤维粉的粘土和游离的粘土又能够与橡胶粉均匀混合，在随后与PVC的熔融混料和挤出的过程中，能够既改善木塑材料中木质纤维和PVC的界面结合力，又作为增强相得到强度和韧性优良的木塑材料。且上述改性是通过简单的物理混合进行的，工艺简单，成本低，易操作，易实现。制备的木塑建筑模板强度高、韧性大、防水、防潮，加工长度不受限制，且生产效率高，使用数年后，可100％回收再利用。该专利技术得到的木塑材料得到强度和韧性，但是该专利技术中木质纤维粉和PVC的相容性较差，会影响木塑材料的性能。在CN107793675A公开了一种木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)木粉处理、(2)纤维填料处理、(3)混炼造粒、(4)挤出成型。本专利技术对木塑复合材料的制备方法进行了特殊的改进处理，在各步骤的共同配合作用最终制得的PVC木塑复合材料具有良好的耐磨、抗弯、耐冲击强度等特性，且其致密度高，吸水膨胀率低，综合品质好，极具推广使用价值。但是该申请对原料进行分步处理，过程复杂，导致木塑复合材料的整个加工工艺复杂，不利于大规模生产化。申请内容：为了解决上述问题，本申请提出了一种纤维增强共挤发泡木塑复合材料，包括如下重量份数的原料：基体树脂75-100份、纤维填料20-90份、橡胶粉5-25份、接枝聚烯烃型增容剂5-20份、硫化剂0.1-1.5份、复合发泡剂2-6份；其中接枝聚烯烃型增容剂通过将接枝单体、聚烯烃以及助剂混合得到的混合物真空干燥后进行挤出造粒处理而成。本申请中使用的基体树脂和橡胶粉等成分均是回收料，大大的提高了废旧材料利用率，更环保，当然也对废旧材料再利用的处理工艺要求更严格。本申请中基体树脂可以采用热塑性塑料，如聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)及聚酞胺(PA)等常见塑料以及它们的发泡材料，也可以采用酚醛树脂(PF)等热固性塑料。木材或木纤维结构上最大的特点是在表面存在大量的羟基基团，这些羟基官能团的反应程度取决于所处的位置，例如在纤维素结晶区的反应活性较非晶区的差很多。由于纤维表面羟基基团的存在，使木塑复合材料具有极性和吸湿性，两者对木塑复合材料的力学性能、耐热性及吸湿性都有很大的影响。本申请通过对纤维填料进行处理，减少植物纤维分子之间氢键形成的机率，可以有效的提高纤维填料在基体树脂中的分散性。本申本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维增强共挤发泡木塑复合材料，其特征在于，包括如下重量份数的原料：基体树脂75‑100份、纤维填料20‑90份、橡胶粉5‑25份、接枝聚烯烃型增容剂5‑20份、硫化剂0.1‑1.5份、复合发泡剂2‑6份；所述接枝聚烯烃型增容剂通过将接枝单体、聚烯烃以及助剂混合得到的混合物真空干燥后进行挤出造粒处理而成。

【技术特征摘要】
1.一种纤维增强共挤发泡木塑复合材料，其特征在于，包括如下重量份数的原料：基体树脂75-100份、纤维填料20-90份、橡胶粉5-25份、接枝聚烯烃型增容剂5-20份、硫化剂0.1-1.5份、复合发泡剂2-6份；所述接枝聚烯烃型增容剂通过将接枝单体、聚烯烃以及助剂混合得到的混合物真空干燥后进行挤出造粒处理而成。2.根据权利要求1所述的一种纤维增强共挤发泡木塑复合材料，其特征在于：所述纤维填料为目数80-200目的木粉和/或秸秆粉；所述橡胶粉的目数不小于300目。3.根据权利要求2所述的一种纤维增强共挤发泡木塑复合材料，其特征在于：所述纤维填料由偶联剂表面改性而成，所述偶联剂重量份数为0.5-6份。4.根据权利要求1所述的一种纤维增强共挤发泡木塑复合材料，其特征在于：所述基体树脂为高密度聚烯烃，所述高密度聚烯烃为高密度聚乙烯和/或高密度聚丙烯。5.根据权利要求1所述的一种纤维增强共挤发泡木塑复合材料，其特征在于：所述接枝聚烯烃型增容剂为马来酸酐接枝聚烯烃和/或丙烯酸酯接枝聚烯烃，所述聚烯烃为聚乙烯或聚丙烯。6.根据权利要求1所述的一种纤维增强共挤发泡木塑复合材料，其特征在于：所述硫化剂为过氧化二异丙苯和硫的混合物，所述过氧化二异丙苯的重量份数为0.5-1.5份，所述硫的重量份数为0.05-0.15份。7.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏军山，安云鹏，李瑞清，王成平，张金伟，
申请(专利权)人：山东绿森塑木复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37