一种木质素复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提出了一种木质素复合材料及其制备方法，该木质素复合材料由木质素、高分子化合物、纤维类物质、甲壳素、增塑剂、增容剂、抗氧剂、阻燃剂混合而成，其中各成分所占的重量百分比如下：木质素的含量为２．５％～５６．４％，高分子化合物的含量为１０％～７０．５％，阻燃剂的含量为２．５％～１６．９２％，增塑剂的含量为０．５％～７．５２％，增容剂的含量为０．５％～９．４％，抗氧剂的含量为０．０５％～１．８８％，甲壳素的含量为１％～１０％，纤维的含量为５％～４０％。本发明专利技术以木质素为基材，至少复合一种高分子化合物，并通过聚合物的熔融聚集而形成复合材料，使其具有吸水性小、力学性能优良、可降解的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子复合材料
，特别涉及到。
技术介绍
随着经济的快速发展，塑料的使用量越来越大，几乎渗透到人们生活的每一个环 节。但由于目前使用的塑料大部分利用石油资源合成，是不可降解的，因而在消耗大量石油 资源的同时，还给环境带来了严重污染。天然高分子化合物资源丰富，具有再生性，可完全 降解，是塑料的理想替代品，因此受到消费者的欢迎和各国政府的重视。然而，天然高分子化合物一般都具有很强的吸水性，因此目前利用天然高分子化 合物制成的复合材料页都具有很强的吸水性，且吸水性会随着增塑剂的加入而进一步增 加，在遇水后复合材料的力学性能会大幅下降；同时由于天然高分子化合物在高温下易分 解，导致其加工过程复杂，且工艺要求相对苛刻。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种吸水性小、力学性能优良、可降解的木质素复合材料及 其制备方法。本专利技术的木质素复合材料由木质素、高分子化合物、纤维类物质、甲壳素、增塑 剂、增容剂、抗氧剂、阻燃剂混合而成，其中各成分所占的重量百分比如下木质素的含 量为2. 5% 56.4%，高分子化合物的含量为10% 70. 5%，阻燃剂的含量为2. 5 % 16. 92%，增塑剂的含量为0. 5% 7. 52%，增容剂的含量为0. 5% 9. 4%，抗氧剂的含量 为0. 05% 1.88%，甲壳素的含量为 10%，纤维的含量为5% 40%。所述木质素为高纯碱木质素。所述高分子化合物为人工合成高分子化合物和/或天然高分子化合物，其中人工 合成高分子化合物为聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯中的一种或几种，天然高 分子化合物为淀粉、聚己内酯、聚羟基丁酸酯、聚丁酸酯、聚戊酸酯中的一种或几种。所述纤维类物质为玻璃纤维、碳纤维、竹纤维、大麻纤维、黄麻纤维、剑麻纤维、亚 麻纤维、棕榈纤维中的一种或几种的组合，且上述纤维类物质的长径比为5 30。所述阻燃剂为亚磷酸三苯酯、聚磷酸铵、蜜胺、磷酸三苯酯、磷酸盐、氰尿酸三聚氰 胺、氢氧化镁、氢氧化铝、三氧化二锑、磷酸三辛酯、磷酸三丁酯、硼酸锌、季戊四醇或蒙脱土 等其中的一种或几种的组合。上述阻燃剂均采用无卤阻燃剂，使用和燃烧过程中不会产生 有毒物质，无环境污染。所述增塑剂为甘油、甲酰胺、邻苯二甲酸二辛酯、聚乙二醇、邻苯二甲酸二乙酯、柠 檬酸三丁酯、乙酰化柠檬酸三乙酯、甲酰胺乙酰化柠檬酸三丁酯中的一种。所述增容剂为聚乙烯-醋酸乙烯、马来酸酐接枝共聚物、聚己内酯、聚羟基脂肪酸 酯、环氧树脂中的一种。所述抗氧剂为四(0-(3，5 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、(3，5_ 二 叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八酯，(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸环己酯，硫代 二丙酸二月桂酯中的一种。如图1所示，本专利技术的木质素复合材料的制备方法包括如下步骤A 将木质素、高分子化合物、阻燃剂干燥处理，干燥处理温度为50 80°C，干燥时 间为3 12小时；B 将增塑剂、增容剂、抗氧剂与步骤A中干燥后的木质素、高分子化合物、阻燃剂 按照一定的重量配比在干燥的高速搅拌机中搅拌，使其混合均勻，然后放入双螺杆挤出机 中进行反应，螺杆转速为15rpm 180rpm，挤出温度为150°C 200°C，将挤出的产物冷却切 粒，烘干，得到复合材料母粒；其中各成分所占的重量百分比如下木质素的含量为5% 60 %，高分子化合物的含量为20 % 75 %，阻燃剂的含量为5 % 18 %，增塑剂的含量为 8%，增容剂的含量为 10%，抗氧剂的含量为0. 2% ；C 将纤维类物质用浓度为0. 2%的硅烷偶联剂溶液浸泡，得到改性纤维；D:将步骤B得到的复合材料母粒与甲壳素以及步骤C得到的改性纤维先后加入双 螺杆挤出机中进行复合加工，螺杆转速为35rpm 200rpm，挤出温度为160°C 220°C，最终 得到木质素复合材料；其中各成分所占的重量百分比如下复合材料母粒的含量为50% 94%,甲壳素的含量为 10%，纤维的含量为5% 40%。步骤C中所述的硅烷偶联剂为乙烯基三氯硅烷、乙烯基三⑶-甲氧乙氧基)硅 烷、乙烯基三乙氧基硅烷、、-甲基丙烯氧基三甲氧基硅烷、0-(3，4_环氧环己基)乙基三 甲氧基硅烷、缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烧，N-(日-氨基乙基)氨基丙基三甲氧 基硅烷、Y -氨丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-Y _氨基丙基三甲氧基硅烷、Y -甲基巯基丙基 三甲氧基硅烷和氯丙基三甲氧基硅烷中的一种。木质素是继纤维素之后，地球上第二丰富的可再生、可降解的天然高分子资源，强 度、刚度等力学性能优良，耐冲击，防紫外线性能好，吸水性小，同时隔热、吸音。目前的木质 素主要从造纸废液中获得，资源丰富，成本低，既合理利用了资源，又减少了环境污染。本专利技术以木质素为基材，至少复合一种高分子化合物，并通过聚合物的熔融聚集 而形成复合材料，该复合材料不仅具有木材般的性质，同时又可以通过注塑方便的制成各 种形状，加工方便。本专利技术通过复合改性使不同聚合物材料之间优势互补，并且通过调节各 成分的含量来控制复合材料的性能，使其具有优良的抗紫外线能力，高强度、高刚度、高的 抗冲击以及阻燃、可降解性能等，可广泛应用于汽车、航空、建筑和电子电器等多个领域。附图说明图1是本专利技术中各实施例的木质素复合材料的制备方法流程图；图2是本专利技术中各实施例的木质素复合材料的力学性能、阻燃性能、降解性能和 吸水率的测试表格。具体实施例方式下面结合具体实施例和附图来详细说明本专利技术。实施例1 本专利技术实施例1提出了一种木质素复合材料，该木质素复合材料由高纯碱木质 素、高分子化合物、纤维类物质、甲壳素、增塑剂、增容剂、抗氧剂、阻燃剂混合而成，其中高 分子化合物采用聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯，纤维类物质采用竹纤维，增塑剂采用甘油，增 容剂采用聚羟基脂肪酸酯、抗氧剂采用四(0-(3，5 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四 醇酯，阻燃剂采用亚磷酸三苯酯。具体的，本专利技术实施1提出的木质素复合材料制备方法如下A 将高纯碱木质素、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、阻燃剂亚磷酸三苯酯分别在 50°C下干燥12小时去除水分；B 将A步骤干燥处理后的高纯碱木质素、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、阻燃剂亚磷 酸三苯酯和增塑剂甘油、增容剂聚羟基脂肪酸酯、抗氧剂四(0-(3，5 二叔丁基-4-羟基苯 基)丙酸)季戊四醇酯分别按照重量百分比5%、65%、10%、18%、1%、1%、0. 在高速共 混机中混合均勻，然后放入双螺杆挤出机中进行反应，产物经冷却，切粒，烘干得到复合材 料母粒；其中螺杆转速为180rpm，挤出温度150°C ；C 将长径比为5的竹纤维浸泡在浓度为0. 的硅烷偶联剂(乙烯基三氯硅烷) 的水溶液中5小时后，进行干燥处理，得到表面改性的相容性竹纤维；D:将步骤B得到的复合材料母粒与甲壳素以及步骤C的得到的改性竹纤维先后加 入到双螺杆挤出机中进行复合加工，螺杆转速为200rpm，挤出温度为160°C，最终得到木质 素复合材料；其中复合材料母粒、甲壳素和竹纤维的重量含量分别为94%，和5%。本专利技术提出的木质素复合材料具有以下优点吸水性小、力学性能优良且可降解， 且本专利技术提出的木质素复合材料制备方法简单，加工方便，该木质素复合材料可广泛应用 于汽车、航空、建筑和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木质素复合材料，其特征在于该复合材料由木质素、高分子化合物、纤维类物质、甲壳素、增塑剂、增容剂、抗氧剂、阻燃剂混合而成，其中各成分所占的重量百分比如下：木质素的含量为２．５％～５６．４％，高分子化合物的含量为１０％～７０．５％，阻燃剂的含量为２．５％～１６．９２％，增塑剂的含量为０．５％～７．５２％，增容剂的含量为０．５％～９．４％，抗氧剂的含量为０．０５％～１．８８％，甲壳素的含量为１％～１０％，纤维的含量为５％～４０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张正光，
申请(专利权)人：奇瑞汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]