專利名稱：一種納米木塑復合材料的制備原料及制備方法
一種納米木塑復合材料的制備原料及制備方法技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于木塑材料或塑木材料加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種納米木塑復合材料的制備原料及制備方法。背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)木塑復合材料剛從發(fā)展之初的托盤、包裝箱、汽車內(nèi)飾件等制品，轉(zhuǎn)到戶外鋪板、柵欄、桌椅等園林景觀裝飾材料開發(fā)應用，然而現(xiàn)在國外已經(jīng)向市場更加廣闊的建筑結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域滲透，包括門窗制品、裝飾板、家具板材、房屋基礎(chǔ)件等。但是，現(xiàn)階段的木塑材料并不宜用于承載要求較高的結(jié)構(gòu)件，制約了木塑材料的應用范圍和高端產(chǎn)品的開發(fā)，產(chǎn)品附加值也不高，使行業(yè)的良性發(fā)展受到很大的阻礙。為了制作高性能結(jié)構(gòu)用木塑復合材料，必須對基體材料和復合材料性能進一步提升。另外，現(xiàn)有木塑材料一般都采用強親水性極性的植物纖維制作，且制作時必須加入相容劑和潤滑劑等助劑才能保證基本性能；但是，目前多采用聚烯烴接枝馬來酸酐為主的相容劑，接枝率低(< I % )，增容效果不理想。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決的上述技術(shù)問題，提供了一種可生產(chǎn)出具有高纖維含量、高模量、高強度、高耐水性、甲醛釋放量低及良好加工性能的新型環(huán)保高性能納米木塑復合材料的制備原料及制備方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種納米木塑復合材料的制備原料，包含的成分及重量百分比為木質(zhì)纖維40% 60%、塑料25% 35%、納米無機粒子1% 5%、偶聯(lián)劑O. 5% 4%和其他助劑5% 20%。進一步地，所述木質(zhì)纖維至少是木粉或農(nóng)業(yè)廢纖維中的一種，所述塑料為PE塑膠或PP塑膠。進一步地，所述納米無機粒子是納米二氧化硅或納米碳酸鈣。進一步地，所述其他助劑包括有相容劑、潤滑劑引發(fā)劑和特殊功能改性劑，所述引發(fā)劑的重量百分比為O. 5% 2%，所述特殊功能改性劑重量百分比為O. 5% 2%，余下重量百分比為所述相容劑和潤滑劑。進一步地，所述相容劑為高分子相容劑，且其接枝率為I. 5% 2. 0%。 進一步地，所述高分子相容劑為馬來酸酐接枝聚乙烯或馬來酸酐聚丙烯。一種納米木塑復合材料的制備方法，包括有以下步驟
a.將木質(zhì)纖維、納米粒子與偶聯(lián)劑進行預處理；
b.將經(jīng)預處理后的木質(zhì)纖維、納米粒子與接枝單體高速共混，使接枝單體充分浸潤納米粒子和木質(zhì)纖維；
c.將浸潤后納米粒子、木質(zhì)纖維與引發(fā)劑和廢塑料，并配以特殊功能改性劑及其他助劑，將不相容的無機納米粒子、木質(zhì)纖維與塑料復合在一起；
d.將充分相容、復合一起的無機納米粒子、木質(zhì)纖維與塑料依次進行造粒、擠出成型、水冷卻、牽引機牽弓I、切割鋸切割處理，制得本納米木塑復合材料。
進一步地，所述將浸潤后納米粒子、木質(zhì)纖維與引發(fā)劑和廢塑料，并配以特殊功能改性劑及其他助劑，將不相容的無機納米粒子、木質(zhì)纖維與塑料復合在一起，具體為在浸潤后納米粒子、木質(zhì)纖維與引發(fā)劑和廢塑料加入相容劑、潤滑劑、引發(fā)劑和特殊功能改性齊 ，使將不相容的無機納米粒子、木質(zhì)纖維與塑料在熔融共混時發(fā)生雙逾滲效應，復合在一起。本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明通過上述技術(shù)方案，即可生產(chǎn)出具有高纖維含量、高模量、高強度、高耐水性、甲醛釋放量低及良好加工性能的新型環(huán)保高性能納米木塑復合材料，實現(xiàn)工業(yè)化，產(chǎn)品進入市場附加值更高的建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，提升行業(yè)技術(shù)水平和產(chǎn)品檔次，達到國內(nèi)領(lǐng)先水平；而且擠出造粒過程中，同步實現(xiàn)納米粒子、木質(zhì)纖維表面改性接枝，納米改性效果明顯，可以顯著提高木塑復合材料的綜合性能。這種改性技術(shù)與一般多步法改性相比，具有能耗低、占地面積小、投資少等優(yōu)點。


圖I是本發(fā)明所述的納米木塑復合材料的制備方法實施例的流程 圖2是本發(fā)明所述的納米木塑復合材料的制備方法實施例中木質(zhì)纖維、塑料、接枝單元的化學反應示意 圖3是本發(fā)明所述的納米木塑復合材料的制備方法實施例中雙逾滲效應的原理示意圖。具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。一種納米木塑復合材料的制備原料，包含的成分及重量百分比為木質(zhì)纖維40% 60%、塑料25% 35%、納米無機粒子1% 5%、偶聯(lián)劑O. 5% 4%和其他助劑5% 20%。其中，所述木質(zhì)纖維至少是木粉(如鋸末、下腳料、枝椏等)或農(nóng)業(yè)廢纖維(如稻殼、果殼、秸桿等)中的一種，所述塑料為PE塑膠或PP塑膠；所述納米無機粒子是納米二氧化硅、納米碳酸鈣等；所述其他助劑包括有相容劑、潤滑劑、引發(fā)劑和特殊功能改性劑，引發(fā)劑的重量百分比為O. 5% 2%，特殊功能改性劑重量百分比為O. 5% 2%，余下重量百分比為相容劑和潤滑劑，且相容劑為高分子相容劑，如馬來酸酐接枝聚乙烯或馬來酸酐聚丙烯，其接枝率為I. 5% 2. 0%。如圖I至圖3中所示，本發(fā)明所述的納米木塑復合材料的制備方法，包括有以下步驟
步驟A.將木質(zhì)纖維、納米粒子與偶聯(lián)劑進行預處理，使其充分混合、相互偶聯(lián)一起；步驟B.將經(jīng)預處理后的木質(zhì)纖維、納米粒子與接枝單體高速共混，使接枝單體充分浸潤納米粒子和木質(zhì)纖維；
步驟C.將浸潤后納米粒子、木質(zhì)纖維與引發(fā)劑和廢塑料，并配以特殊功能改性劑及其他助劑，將不相容的無機納米粒子、木質(zhì)纖維與塑料復合在一起；
步驟D.將充分相容、復合一起的無機納米粒子、木質(zhì)纖維與塑料依次進行造粒、擠出成型、水冷卻、牽引機牽引、切割鋸切割處理，制得本納米木塑復合材料。
其中，所述將浸潤后納米粒子、木質(zhì)纖維與引發(fā)劑和廢塑料，并配以特殊功能改性劑及其他助劑，將不相容的無機納米粒子、木質(zhì)纖維與塑料復合在一起，具體可以為在浸潤后納米粒子、木質(zhì)纖維與引發(fā)劑和廢塑料加入相容劑、潤滑劑、引發(fā)劑和特殊功能改性劑，使將不相容的無機納米粒子、木質(zhì)纖維與塑料在熔融共混時發(fā)生雙逾滲效應，復合在一起；也就是，在接枝改性納米粒子填充聚合物復合材料中實際上存在著兩個可以產(chǎn)生逾滲的組元，即納米微粒團聚體(由納米粒子、接枝聚合物和均聚物所組成的接枝改性納米粒子復合顆粒)，本身可以形成逾滲結(jié)構(gòu)，同時這些團聚體又能夠在塑料基體內(nèi)形成逾滲，高分子相容劑中的接枝單體(馬來酸酐)發(fā)生聚合并接枝到納米粒子和木質(zhì)纖維表面，將使納米粒子團聚體撐開，大大降低納米粒子表面能，保證最后制備的納米木塑復合材料中納米粒子和木粉的良好分散。這種分散相內(nèi)和基體連續(xù)相內(nèi)應力體積球的雙逾滲，使納米粒子團聚體能夠承受載荷并傳遞應力，促使粒子周圍的基體發(fā)生強烈的塑性剪切屈服，吸收大量的能量。這樣，按照本發(fā)明所述的納米木塑復合材料的制備原料以及制備方法，即可生產(chǎn)出具有高纖維含量、高模量、高強度、高耐水性、甲醛釋放量低及良好加工性能的新型環(huán)保高性能納米木塑復合材料，實現(xiàn)工業(yè)化，產(chǎn)品進入市場附加值更高的建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，提升行業(yè)技術(shù)水平和產(chǎn)品檔次，達到國內(nèi)領(lǐng)先水平；而且擠出造粒過程中，同步實現(xiàn)納米粒子、木質(zhì)纖維表面改性接枝，納米改性效果明顯，可以顯著提高木塑復合材料的綜合性能。這種改性技術(shù)與一般多步法改性相比，具有能耗低、占地面積小、投資少等優(yōu)點。下面結(jié)合幾個實施例對本發(fā)明所述的納米木塑復合材料的制備原料和制備方法進一步進行說明。實施例一
將本發(fā)明所述的納米木塑復合材料的制備原料，包含的成分及重量百分比為木質(zhì)纖維40%、塑料35%、納米無機粒子1%、偶聯(lián)劑4%和其他助劑20%,按照本發(fā)明所述的制備方法，首先將木質(zhì)纖維、納米粒子與偶聯(lián)劑進行預處理；然后與接枝單體高速共混，使接枝單體充分浸潤納米粒子和木質(zhì)纖維；接著加入相容劑、潤滑劑、引發(fā)劑和特殊功能改性劑，使不相容的無機納米粒子、木質(zhì)纖維與塑料在熔融共混時發(fā)生雙逾滲效應，復合在一起；最后依次進行造粒、擠出成型、水冷卻、牽引機牽引、切割鋸切割處理，生產(chǎn)出具有高纖維含量、高模量、高強度、高耐水性、甲醛釋放量低及良好加工性能的新型環(huán)保高性能的納米木塑復合材料。實施例二
將本發(fā)明所述的納米木塑復合材料的制備原料，其包含的成分及重量百分比為木質(zhì)纖維60%、塑料25%、納米無機粒子1%、偶聯(lián)劑4%和其他助劑10%，按照本發(fā)明所述的制備方法，首先將木質(zhì)纖維、納米粒子與偶聯(lián)劑進行預處理；然后與接枝單體高速共混，使接枝單體充分浸潤納米粒子和木質(zhì)纖維；接著加入相容劑、潤滑劑、引發(fā)劑和特殊功能改性劑，使不相容的無機納米粒子、木質(zhì)纖維與塑料在熔融共混時發(fā)生雙逾滲效應，復合在一起；最后依次進行造粒、擠出成型、水冷卻、牽引機牽引、切割鋸切割處理，生產(chǎn)出具有高纖維含量、高模量、高強度、高耐水性、甲醛釋放量低及良好加工性能的新型環(huán)保高性能的納米木塑復合材料。實施例三將本發(fā)明所述的納米木塑復合材料的制備原料，其包含的成分及重量百分比為木質(zhì)纖維50%、塑料30%、納米無機粒子5%、偶聯(lián)劑4%和其他助劑11%，按照本發(fā)明所述的制備方法，首先將木質(zhì)纖維、納米粒子與偶聯(lián)劑進行預處理；然后與接枝單體高速共混，使接枝單體充分浸潤納米粒子和木質(zhì)纖維；接著加入相容劑、潤滑劑、引發(fā)劑和特殊功能改性劑，使不相容的無機納·米粒子、木質(zhì)纖維與塑料在熔融共混時發(fā)生雙逾滲效應，復合在一起；最后依次進行造粒、擠出成型、水冷卻、牽引機牽引、切割鋸切割處理，生產(chǎn)出具有高纖維含量、高模量、高強度、高耐水性、甲醛釋放量低及良好加工性能的新型環(huán)保高性能的納米木塑復合材料。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選技術(shù)方案對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種納米木塑復合材料的制備原料，其特征在于，包含的成分及重量百分比為木質(zhì)纖維40% 60%、塑料25% 35%、納米無機粒子1% 5%、偶聯(lián)劑O. 5% 4%和其他助劑5% 20%ο
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備原料，其特征在于，所述木質(zhì)纖維至少是木粉或農(nóng)業(yè)廢纖維中的一種，所述塑料為PE塑膠或PP塑膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備原料，其特征在于，所述納米無機粒子是納米二氧化硅或納米碳酸鈣。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任何一項所述的制備原料，其特征在于，所述其他助劑包括有相容劑、潤滑劑引發(fā)劑和特殊功能改性劑，所述引發(fā)劑的重量百分比為O. 5% 2%，所述特殊功能改性劑重量百分比為O. 5% 2%，余下重量百分比為所述相容劑和潤滑劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備原料，其特征在于，所述相容劑為高分子相容劑，且其接枝率為I. 5% 2. 0%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備原料，其特征在于，所述高分子相容劑為馬來酸酐接枝聚乙烯或馬來酸酐聚丙烯。
7.—種納米木塑復合材料的制備方法，其特征在于，包括有以下步驟 a.將木質(zhì)纖維、納米粒子與偶聯(lián)劑進行預處理； b.將經(jīng)預處理后的木質(zhì)纖維、納米粒子與接枝單體高速共混，使接枝單體充分浸潤納米粒子和木質(zhì)纖維； c.將浸潤后納米粒子、木質(zhì)纖維與引發(fā)劑和廢塑料，并配以特殊功能改性劑及其他助齊U，將不相容的無機納米粒子、木質(zhì)纖維與塑料復合在一起； d.將充分相容、復合一起的無機納米粒子、木質(zhì)纖維與塑料依次進行造粒、擠出成型、水冷卻、牽引機牽弓I、切割鋸切割處理，制得本納米木塑復合材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述將浸潤后納米粒子、木質(zhì)纖維與弓丨發(fā)劑和廢塑料，并配以特殊功能改性劑及其他助劑，將不相容的無機納米粒子、木質(zhì)纖維與塑料復合在一起，具體為在浸潤后納米粒子、木質(zhì)纖維與引發(fā)劑和廢塑料加入相容劑、潤滑劑、引發(fā)劑和特殊功能改性劑，使將不相容的無機納米粒子、木質(zhì)纖維與塑料在熔融共混時發(fā)生雙逾滲效應，復合在一起。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米木塑復合材料的制備原料及制備方法，該制備原料包含的成分及重量百分比為木質(zhì)纖維40%～60%、塑料25%～35%、納米無機粒子1%～5%、偶聯(lián)劑0.5%～4%和其他助劑5%～20%；制備時，首先將木質(zhì)纖維、納米粒子與偶聯(lián)劑進行預處理，然后與接枝單體高速共混，使接枝單體充分浸潤納米粒子和木質(zhì)纖維，接著加入相容劑、潤滑劑、引發(fā)劑和特殊功能改性劑，使不相容的無機納米粒子、木質(zhì)纖維與塑料在熔融共混時發(fā)生雙逾滲效應，復合一起，最后進行造粒、擠出成型、水冷卻、牽引、切割處理；即可生產(chǎn)出具有高纖維含量、高模量、高強度、高耐水性、甲醛釋放量低及良好加工性能的新型環(huán)保高性能的納米木塑復合材料。
文檔編號C08K3/36GK102942798SQ20121042659
公開日2013年2月27日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者游瑞生 申請人:游瑞生, 廣東康特環(huán)保科技有限公司