一种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木塑复合材料及其制备方法，其中木塑复合材料由包括如下质量份的原料加工制成：高分子材料35‑65份，木质粉30‑70份，离子液体接枝相容剂1‑5份，辅助剂1‑5份。本发明专利技术通过使用新型离子液体接枝相容剂用于木塑复合材料，提高了木质粉与高分子材料基体之间的相容性，从而提高了木塑复合材料的力学性能。

A Wood-Plastic Composite Material and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种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制备领域，具体是一种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蓬勃兴起的一类新型复合材料。木塑复合材料加工性能好，克服了天然木材耐用性差、易潮、易腐、易蛀等缺点，又避免了单纯塑料材质的不足之处，是一种适应性较强的复合材料。木塑复合材料具有的各种优点使之不仅非常符合建筑业、物流业、包装业等领域的使用要求，同时也解决了塑料、木材行业废弃资源的再生利用问题，推动和加速了木塑材料的研制进程，使其最终形成了一个新的产业，并已开始渗入建筑、家装、家具、物流、包装、园林、市政、环保甚至军事领域，发展状况和前景良好。但是，木质粉表面含大量羟基，极性大，与高分子材料基体，如聚乙烯、聚丙烯等非极性聚合物之间的相容性差。因此，木塑复合材料的力学性能差。近年来，为了解决木塑复合材料的相容性，已经出现了许多不同的解决办法。M.Pouzet等人通过动态氟化与静态氟化的方法对木质粉表面进行改性，将氟原子替换氢原子和羟基，降低木质粉表面极性，从而提高两者的相容性(Appl.Surf.Sci.2015,353,1234-1241)。Ye等人通过异佛尔酮二异氰酸酯与十八醇在摩尔比1:1条件下，加入二月桂酸二丁基锡在45℃下反应3小时，得到一种离子液体接枝相容剂，通过相容剂的添加，提高木粉与高分子材料基体的相容性(J.Appl.Polym.Sci.2017,134,44429)。Marta通过三步合成的方法，将DCPD(一种环烯烃)与马来酸酐和二醇在一起制备出一种离子液体接枝相容剂，再通过离子液体接枝相容剂与木质粉混合，增加木质粉与高分子材料基体之间的相容性(Polym.Bull.2012,68,775-787)。然而，以上所述的提高木质粉与高分子材料基体相容性方法都很复杂，需要具有较高的化学合成技术，难于应用于实际生产。
技术实现思路
本专利技术为了避免上述现有技术存在的不足，旨在提供一种木塑复合材料及其制备方法。本专利技术使用新型离子液体接枝相容剂用于木塑复合材料，提高了木质粉与高分子材料基体之间的相容性，从而提高了木塑复合材料的力学性能。本专利技术木塑复合材料，是由包括如下质量份的原料加工制成：高分子材料35-65份，木质粉30-70份，离子液体接枝相容剂1-5份，辅助剂1-5份。所述高分子材料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、ABS树脂中的任意一种或几种。所述木质粉为杨木质粉、松木质粉、柏木质粉、榆木质粉或秸秆粉中的任意一种或几种。所述辅助剂包括活性轻钙、红磷、润滑剂以及着色剂，按质量份数构成如下：活性轻钙1.5-2.5份，红磷0.5-1.5份，润滑剂1.0份，着色剂0.25-0.5份。所述离子液体接枝相容剂为离子液体与热塑性聚合物在挤出机中通过反应性挤出发生接枝反应后得到。所述离子液体为具有阳离子结构的离子液体，包括咪唑鎓、吡啶鎓、甲基吡啶鎓、吡咯烷鎓、噻唑鎓、三唑鎓、噁唑鎓等中的一种或几种的组合。所述离子液体优选为含有双键的化合物，包括乙烯基咪唑、乙烯基吡啶、乙烯基甲基吡啶、乙烯基吡咯烷、乙烯基噻唑、乙烯基三唑、乙烯基噁唑中的一种或几种的组合。所述热塑性聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、ABS树脂中的任意一种或几种的组合。所述离子液体接枝相容剂是通过包括如下步骤的方法制备获得：将热塑性聚合物100份、离子液体1-5份、引发剂1-2份在挤出机中混合，在160-230℃条件下反应1-5分钟。所述挤出机为单螺杆或双螺杆挤出机；所述引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基或2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷中的任意一种或几种。本专利技术木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：分别称取配比量的各原料，置于干燥箱中进行烘干处理；将烘干后的各原料倒入搅拌机进行高温搅拌、混合，随后投入挤出机，挤出造粒，得到木塑复合粒子；将木塑复合粒子通过挤出机挤出得到型材。干燥箱温度设置为80℃，干燥时间为4小时。搅拌机工作温度为110℃，转速为200rpm，工作时间为5分钟。挤出机工作温度为160-230℃，转速为30-70rpm。本专利技术的有益效果体现在：1、新型离子液体接枝相容剂合成过程简单，能够应用于实际生产。2、通过使用新型离子液体接枝相容剂，提高了木质粉与高分子材料基体之间的相容性，提升了木塑复合材料的力学性能，扩大了木塑制品的应用范围。附图说明图1为木塑复合材料的场发射扫描电镜(FESEM)图，图1a为未添加离子液体接枝相容剂的木塑复合材料的FESEM图，可见木质粉与高分子材料基体间有很多孔隙以及空洞。图1b为实施例1所做添加离子液体接枝相容剂后木塑复合材料的FESEM图，发现孔隙大量减少，图1c为实施例3所做添加离子液体接枝相容剂木塑复合材料的FESEM图，孔隙几乎没有，代表两者的相容性好。图1d为实施例5所做的添加离子液体接枝相容剂木塑复合材料的FESEM图，孔隙几乎没有，两者的相容性极好。具体实施方式下面对本次专利技术实施的技术方案进行具体、完整、清晰地表达，所描述的实施实例仅仅是本次专利技术的一部分实例，并不能代表本次专利技术的全部实例，基于本次专利技术的实施实例，凡是从事本领域的人员均不能在没有任何专利技术创造的前提下，去获得本专利技术的实施例。实施例1：本实施例中木塑复合材料的原料按质量份数构成如下：高分子材料60份，木质粉40份，离子液体接枝相容剂5份，辅助剂5份。所述辅助剂为活性轻钙1.5份，红磷1.5份，润滑剂1.5份，着色剂0.5份。所述高分子材料为聚乙烯；所述木质粉为杨木质粉，杨木质粉目数为80目。所述离子液体接枝相容剂为1-磺酸丁基-4-乙烯基咪唑三氟甲磺酸盐接枝聚乙烯，接枝率为1％。本实施例中木塑复合材料的制备包括如下步骤：1、按配比量称取离子液体接枝相容剂与其他原料，置于高混机在温度为110℃、转速为200rpm条件下混合均匀，得到预混料。2、将预混料投入挤出造粒机中，于160-220℃条件下挤出造粒。挤出机料筒需按照计量段、压缩段和送料段等分段控制温度，各温控区间温度分别为215℃、200℃、185℃、170℃、160℃，转速为30-70rpm。3、将步骤2所得粒料投入成型机，在温控范围内得到板型型材。成型机需分段控制温度，各温控区间温度分别为180℃、195℃、186℃、175℃、176℃、159℃，转速为30-50rpm。实施例2：本实施例中木塑复合材料的原料按质量份数构成如下：高分子材料60份，木质粉40份，离子液体接枝相容剂5份，辅助剂5份。所述辅助剂为活性轻钙2.0份，红磷1.25份，润滑剂1.5份，着色剂0.25份。所述高分子材料为聚丙烯；所述木质粉为松木质粉，松木质粉目数为100目。所述离子液体接枝相容剂为乙烯基甲基吡啶六氟磷酸盐接枝聚丙烯，接枝率为1.5％。本实施例中木塑复合材料的制备包括如下步骤：1、按配比量称取离子液体接枝相容剂与其他原料，置于高混机在温度为110℃、转速为200rpm条件下混合均匀，得到预混料。2、将预混料投入挤出造粒机中，于160-220℃条件下挤出造粒。挤出机料筒需按照计量段、压缩段和送料段等分段控制温度，各温控区间温度分别为225℃、225℃、240℃、230℃、1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种木塑复合材料，其特征在于由包括如下质量份的原料加工制成：高分子材料35‑65份，木质粉30‑70份，离子液体接枝相容剂1‑5份，辅助剂1‑5份；所述高分子材料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、ABS树脂中的任意一种或几种；所述木质粉为杨木质粉、松木质粉、柏木质粉、榆木质粉或秸秆粉中的任意一种或几种。

【技术特征摘要】
1.一种木塑复合材料，其特征在于由包括如下质量份的原料加工制成：高分子材料35-65份，木质粉30-70份，离子液体接枝相容剂1-5份，辅助剂1-5份；所述高分子材料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、ABS树脂中的任意一种或几种；所述木质粉为杨木质粉、松木质粉、柏木质粉、榆木质粉或秸秆粉中的任意一种或几种。2.根据权利要求1所述的木塑复合材料，其特征在于：所述辅助剂包括活性轻钙、红磷、润滑剂以及着色剂，按质量份数构成如下：活性轻钙1.5-2.5份，红磷0.5-1.5份，润滑剂1.0份，着色剂0.25-0.5份。3.根据权利要求1所述的木塑复合材料，其特征在于：所述离子液体接枝相容剂为离子液体与热塑性聚合物在挤出机中通过反应性挤出发生接枝反应后得到；所述离子液体为具有阳离子结构的离子液体，包括咪唑鎓、吡啶鎓、甲基吡啶鎓、吡咯烷鎓、噻唑鎓、三唑鎓、噁唑鎓等中的一种或几种的组合；所述热塑性聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、ABS树脂中的任意一种或几种的组合。4.根据权利要求3所述的木塑复合材料，其特征在于：所述离子液体为含有双键的化合物，包括乙烯基...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝文涛，赵祥正，李倩倩，聂伟，杨文，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34