一种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隔热、隔音木塑复合材料及其制备方法。本发明专利技术采用对木粉预处理后，添加改性中空二氧化硅颗粒作为填料，与塑料挤出成型，得到的木塑复合材料具有优异的力学性能和隔热、隔音性能，且绿色环保。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种隔热、隔音木塑复合材料及其制备方法。本专利技术采用对木粉预处理后，添加改性中空二氧化硅颗粒作为填料，与塑料挤出成型，得到的木塑复合材料具有优异的力学性能和隔热、隔音性能，且绿色环保。【专利说明】
本专利技术涉及复合材料领域，具体地，本专利技术涉及。
技术介绍
木塑复合材料集木材和塑料的优点于一身，具有质量轻、强度高、成本低和绿色环保、效益明显的优点，凭借成本和性能上的双重优势，近几年来得到世界上许多国家，特别是欧美及日本等发达国家的普遍重视，各国的科研人员都在积极地进行木塑复合材料及其加工设备的研究开发工作。木塑复合材料的应用领域不断扩大，越来越多地替代其它传统材料。虽然木塑复合材料具有上述优点但是在实际应用中，由于极性的木质纤维和非极性的塑料相容性较差，给材料造成力学及其它性能上的缺陷。随着材料技术的发展，木塑材料应用日益广泛，并在许多功能性领域展现出良好的应用前景，但同时也暴露出材料本身的性能缺陷，需要进一步优化，如隔热性能、隔音性能等。而常规采用的发泡木塑材料，往往会存在尺寸不稳定和热稳定性差的问题，并且会导致材料衰减常数增加。而采用无机粒子可使声波多次折射、散射和绕射导致传播路径增加，且中空粒子具有极低的导热系数和更优越的隔声性能从而达到良好的隔热、隔音效果。CN102702767A公开了一种生物质纳米二氧化硅及聚磷酸铵协效阻燃木塑复合材料，按如下重量百分比的原料制成:30?50%植物纤维、50?70%塑料、2?8%生物质纳米二氧化硅、8?12%聚磷酸铵、I?2%润滑剂。该专利技术还涉及该阻燃木塑复合材料的制备方法:将称取好的植物纤维、 塑料、生物质纳米二氧化硅、聚磷酸铵、润滑剂进行初混、干燥，然后将干燥好的预混物置于双螺杆造粒机中进行造粒，得到木塑颗粒，再将木塑颗粒经各种模具成型、冷却，制成阻燃木塑复合材料。但是专利中采用将阻燃剂聚磷酸铵接枝到纳米二氧化硅表面协同作用的方法来使木材达到阻燃效果，而本专利技术中采用的中空二氧化硅本身就具有优异的隔热性能，因此本专利技术的方法更加简单易行。因此，开发一种具有优异的物理性能及优良的保温隔热和隔音效果的木塑复合材料是所属领域的技术难题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种功能性木塑复合材料，其是在以木粉和塑料为基体的基础上，通过改性的多尺度纳米二氧化硅中空球颗粒共混挤出制成，产品除具有优异的力学性能、防水性能外，还有优良的保温隔热及隔音效果。所述木塑复合材料按照重量份数包括如下原料组分:木粉60-90、塑料10-40、中空二氧化硅1-15和改性剂0.1-10。优选地，所述木粉为树木粉、锯末粉、木材废料粉、果壳粉或农作物粉中的I种或至少2种的组合。优选地，所述木粉的重量份数为65-87，特别优选为70-85。优选地，所述塑料的重量份数为12-35，特别优选为15-30。优选地，所述中空二氧化硅的重量份数为3-10，特别优选为5-8。优选地，所述改性剂的重量份数为0.2-3，特别优选为0.3-0.6。优选地，所述木塑复合材料按照重量份数包括如下原料组分:木粉65-87、塑料12-35、中空二氧化硅3-10和改性剂0.2-3。优选地，所述木塑复合材料按照重量份数包括如下原料组分:木粉70-85、塑料15-30、中空二氧化硅5-8和改性剂0.3-0.6。优选地，所述塑料为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)中的I种或至少2种的组合。优选地，所述中空二氧化硅为中空二氧化硅颗粒，进一步优选为二氧化硅中空球颗粒，特别优选为无团聚、单分散、亚微米二氧化硅中空球颗粒。优选地，所述中空二氧化硅的中空内径为100-720nm，外壁厚度为50-100nm。优选地，所述中空二氧化硅的中空内径为100-500nm，特别优选为150_300nm。优选地，所述中空二氧化硅颗粒的外壁厚度为50_75nm。所述的中空二氧化硅颗粒的制备方法在专利CN101585954A中有详细描述，现简述如下:(I)将0.2-0.5g单分散`聚苯乙烯胶体颗粒分散在94.5ml/5.5ml乙醇/水的混合溶液中，超声处理后，滴加0.65-2.3ml的浓氨水，搅拌均匀后，继续滴加硅酸四乙酯1.9-4.5ml，反应后，离心分离出固体并用乙醇洗涤后，分离烘干；之后，以1-5°C /min升温速度，升温至550-650°C并保温l_3h，以除去作为模板剂的聚苯乙烯胶体颗粒，得到二氧化硅中空球颗粒。所述的单分散聚苯乙烯胶体颗粒的平均粒径范围在112-757nm ; (2)用硅烷偶联剂对二氧化硅中空球颗粒进行表面改性:将0.5-lg步骤(I)得到的二氧化硅中空球颗粒加入到含有l-2g硅烷偶联剂的IOOg丙酮溶液中，超声后，室温下搅拌12h，分离并用丙酮洗2-3次，之后抽真空烘干。其中，硅烷偶联剂可采用3-氨基丙基三乙氧基硅烷、Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、Y -(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、N- (β -氨乙基)-Y -氨丙基二甲氧基娃烧，Y _氣丙基二甲氧基娃烧、乙稀基二乙氧基娃烧、乙稀基二甲氧基娃烧、乙稀基二(β_甲氧基乙氧基)娃烧、3_氛丙基二甲氧基娃烧、Y _疏丙基二乙氧基娃烧，优选Υ_(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。其中在上述步骤(I)中的离心分离是采用离心机对二氧化硅中空颗粒进行尺度分级，具体操作为:①设置转速为1000-2000rpm，离心时间15min_30min，分离出500nm-900nm的颗粒；②设置转速为2000-3000rpm,离心时间15min-30min,分离出300nm-500nm的颗粒；③设置转速为3000-4000rpm,离心时间20min-40min,分离出100nm-300nm的颗粒。优选地，所述中空二氧化硅中，粒径为100nm-300nm的中空二氧化硅含量为15-40vol%，粒径为300nm-500nm的中空二氧化硅含量为50_70vol%，粒径为500_720nm的中空二氧化硅含量为5-30vol% ;进一步优选，粒径为100nm-300nm的中空二氧化硅含量为20-35vol%，粒径为300nm-500nm的中空二氧化硅含量为55_65vol%，粒径为500_720nm的中空二氧化硅含量为15-25vol% ;特别优选，粒径为100nm-300nm的中空二氧化硅含量为20-30vol%,粒径为300nm-500nm的中空二氧化硅含量为60_65vol%，粒径为500_720nm的中空二氧化硅含量为20-25vol%。本专利技术所述改性剂可采用在该领域内常用的或者通用的改性剂，如硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、马来酸酐接枝物，如乙烯基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、1，4- 二苯基异氰酸酯、亚甲基二苯基异氰酸酯、三乙氧基氯硅烷、四乙氧基硅烷，具体产品如道康宁的Z-6518、Z-6172、威科公司的A-172、信越公司的KBM-1003、德固赛公司的S1-69、Kenrich 石油公司的 KR-TTS, KR-38S、KR-12 ；Du Pont 公司的 TYZOR TPT、TYZORTnBT, FedChem 公司的 MANAL0X本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木塑复合材料，按照重量份数包括如下原料组分：木粉60?90、塑料10?40、中空二氧化硅1?15和改性剂0.1?10。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：薛杨，张冬海，武晓峰，陈运法，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：