本发明专利技术涉及一种MAPE增容的玄武岩纤维-木塑复合材料，其特征在于玄武岩纤维与木塑材料的重量比为1∶6到1∶3，且MAPE的含量范围为1-10重量%。制备方法，包括以下步骤：（1）采用双辊开炼机对玄武岩纤维、木塑材料、MAPE进行塑化混炼，前后辊筒温度分别为160℃和170℃，开炼10min；（2）利用平板硫化机热压成型，成型温度180℃，预热5min，保压10min，压力8MPa；（3）卸模后再冷压15min，即得成品。获得的复合材料与无MAPE的样号相比，抗拉，弯曲强度及断裂伸长率的最大增幅均在三分之一以上。且添加MAPE后木质纤维与HDPE几乎已经融合成一体，并在BF表面形成界面层，复合效果好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种MAPE增容的玄武岩纤维-木塑复合材料及其制备方法，属于材料
技术介绍
近年来，随着环保意识的提高和森林等生态资源的日益减少，生态材料的研究开发已成为热门话题。木塑复合材料(Wood Plastic Composites,简称WPC)以木纤维等植物纤维和热塑性塑料等为原料，经挤出、注塑、模压等成型方法制备而成，它继承了木材原有的加工性能、纹理及色泽，可广泛应用于家具、地板、托盘和汽车等领域；它可以用废弃塑料和废旧木材作为原料，从而直接实现“变废为宝”的转换过程。不过，木塑复合材料也有不足之处与实木相比，能耗大、制作成本高，密度大而强度偏低。目前还很难应用到结构材料等性能要求较高的行业。另一方面，玄武岩纤维(Basalt Fiber，简称BF)被誉为“21世纪无污染的绿色工业材料”，是天然玄武岩矿石经高温熔融后通过钼铑合金拉丝制成的一种新型纤维。玄武岩纤维原料来源广、成本低，并具有耐高温、耐腐蚀、隔热、吸音及低吸湿等优良性能，为高性价比的一种新兴高强纤维’，已广泛应用于交通路面，建筑加固等诸多领域。、为了克服前述木塑的缺点，人们在材质配方，用玻纤增强，改性处理，加工工艺等方面作了大量的研究，并取得了一些可喜的效果。本专利技术人申请的申请号为 201010253516. 9，名称为玄武岩纤维增强的木塑复合材料及其制备方法的专利技术申请中木塑中用3mm、6mm短切玄武岩纤维增强市售木塑复合材料。本专利技术是在该专利技术申请文件基础上的改进专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种MAPE (马来酸酐接枝高密度聚乙烯)增容的玄武岩纤维-木塑复合材料，抗拉强度、断裂伸长率、弯曲强度均比玄武岩纤维增强的木塑复合材料有明显增长。本专利技术的另一个目的是提供一种MAPE增容的玄武岩纤维-木塑复合材料制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的MAPE增容的玄武岩纤维-木塑复合材料，其特征在于玄武岩纤维与木塑材料的重量比为I :6-1 :3，且MAPE的含量范围为1%_10%，较佳为3_9%，最佳为3%、6%。一种MAPE增容的玄武岩纤维-木塑复合材料制备方法，其特征在于包括以下步骤(1)、采用双辊开炼机对玄武岩纤维、木塑材料、MAPE进行塑化混炼，前后辊筒温度分别为160-180。。和160-180°C，开炼IOmin ;玄武岩纤维与木塑材料的重量比为I 6到I :3，且 MAPE的含量范围为1-10重量％ ；(2)、利用平板硫化机热压成型，成型温度170-180°C,预热5min,保压IOmin,压力6-IOMPa；(3)、卸模后再冷压10-20min，即得成品。前述MAPE增容的玄武岩纤维-木塑复合材料制备方法，包括以下步骤(1)、采用双辊开炼机对各组份进行塑化混炼，前后辊筒温度分别为160°C和170°C，开炼 IOmin ；(2)、利用平板硫化机热压成型,成型温度180°C,预热5min,保压IOmin,压力8MPa；(3)、卸模后再冷压15min，既得成品。。本专利技术的复合原理探讨如下在玄武岩纤维增强的木塑复合材料，主要由木质纤维，HDPE及玄武岩纤维组成，木质纤维为天然生长的植物，含有大量的羟基，亲水性强，玄武岩纤维为岩石经熔融后丝而成的无机材料，呈表面惰性，树脂HDPE也为疏水性的高分子材料。三者的界面主要通过物理的范德华力的吸附，机械摩擦等作用进行力的传递，并且因存在基团间活性和惰性(亲水和憎水)的不同而相互排斥作用，因而界面较 为薄弱。因为本实验所用的木塑市售获得，已经含有适量的添加剂，因此图2a，2b的样品虽然没有添加增容剂MAPE，但木质纤维与HDPE之间的界面应该得到了相当的改善，可隐约观察到木质纤维和HDPE两种物质，但它们相互已经不易完全区分，说明有较好的相容性； 与此不同，图2b中的玄武岩纤维纤维表面较为光洁，很容易将它从木塑中区分出来。这说明原来木塑中含有的添加剂并没有对玄武岩纤维与木塑之间起到太大的增容作用，玄武岩纤维与木塑之间的界面仍然为前述较为薄弱的“Model O”界面。加有MAPE样品，由于增容剂MAPE中的酐基与木纤维中的醇羟基发生酯化反应，在它们之间形成化学结合的同时，降低了纤维的极性和亲水性。根据“极性相似相容”原则，木质纤维亲水性的下降，意味着非极性基团增加，从而容易与憎水性的HDPE及表面惰性的玄武岩纤维相容，提高了木塑与玄武岩纤维之间的结合强度；与此同时，MAPE中的长链可以插入基体中，形成较强的结合，它起到了增强纤维和基体之间联接的桥梁作用，由此提高了纤维和基体间的结合强度[38]。从而形成了大量前述的“Model I”界面(见图2，图3)。至于更加深层次的机理，例如MAPE 与木质纤维的脂化程度，MAPE插入基体的深度及其数量，是否发生横向结晶以及小量的化学结合等将有待于日后深化研究。总之，本专利技术采用MAPE增容玄武岩纤维-木塑复合材料，UBF-WPC的力学性能一开始随着MAPE含量的增加而快速提高，MAPE含量为6%前达到最大值。与无MAPE的样号相比，抗拉，弯曲强度及断裂伸长率的最大增幅均在三分之一以上。2)在拉伸断口破坏微观形态上，添加MAPE后木质纤维与HDPE几乎已经融合成一体，并在BF表面形成界面层。附图说明图I为不同MAPE含量的样品的力学性能曲线；图2为添加MAPE前后所得复合材料的拉伸破坏断面形貌图，其中图2a、2b未添加MAPE ；图 2c、2d、2e、2f 添加 MAPE ；图3是MAPE改性前后玄武岩纤维与木塑界面层的概念图，其中图3a中玄武岩纤维表面光滑；图3b中玄武岩纤维表面的局部形成界面层；图3c只是界面层环包玄武岩纤维表面，且界面层断口形貌为波状，如同由许多个“D” 重叠构成；图3d只是界面层环包玄武岩纤维表面，且界面层断口较为平坦；图3e为玄武岩纤维和木塑材料紧靠结合的模式图(model O)；图3f为玄武岩纤维和木塑材料紧靠结合的模式图(model I)；图4.为样品的TG及DSC曲线，由图4可知，各曲线根据熔融峰温度的高低可分成两组 左侧为低温组，右侧为高温组，两组之间熔融峰温度相差约5°C。高温组只有MAPE含量为3% 和6%的两个样品。而样品的熔融峰温度高，说明复合材料的熔融困难，意味着材料中各成分之间的结合更加牢固。因而在MAPE含量为3%和6%时，应该有最好的机械(强度)性能。 这与前述的各力学性能指标 的最大值主要出现在MAPE含量为6%以下的实验结果一致(见图I)。至于MEPA含量大于6%后，各项力学性能不再随MEPA含量增加而明显提高的理由， 可认为是由于MAPE本身拉伸和弯曲强度与HDPE大致相近，当MAPE含量过多(如9%或以上)，过剩的增容剂充当了基体HDPE的作用，反而可能会影响到界面层质量(如界面层过厚或强度下降)，表现为拉伸和弯曲强度有所下降(图1，回归实线及表I)。当然，因MAPE本身具有较好的塑性，此时样品断裂伸长率继续得到小幅的改善(图1，回归实线)。具体实施例方式下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步的详细说明。木塑料粒(柚木粉HDPE=7:3，上海鑫记鑫有限公司);玄武岩纤维(浙江石金玄武岩纤维有限公司，短切长度6 mm，直径17μπι) ；ΜΑΡΕ (ΚΤ-12，沈阳本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.MAPE增容的玄武岩纤维-木塑复合材料，其特征在于玄武岩纤维与木塑材料的重量比为I :6到I :3，且MAPE的含量范围为1-10重量％。2.根据权利要求I所述的MAPE增容的玄武岩纤维-木塑复合材料，其特征在于且MAPE的含量范围为3-9重量％。3.根据权利要求I所述的MAPE增容的玄武岩纤维-木塑复合材料，其特征在于且MAPE的含量为3重量％、6重量％。4.一种MAPE增容的玄武岩纤维-木塑复合材料制备方法，其特征在于包括以下步骤 (1)、采用双辊开炼机对玄武岩纤维、木塑材料、MAPE进行塑化混炼，前后辊筒温度分别为160-180。。和160-180°C，开炼IOmin ;玄武岩纤维与木塑材料的重量比为I 6到I :3，且MAPE的含量范围为1-10重量％ ； (2)、利用平板硫化机热压成型，成型温度170-...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈锦祥，王勇，谢娟，李敏，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。