一種紅衣陶土增強(qiáng)木塑復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種紅衣陶±增強(qiáng)木塑復(fù)合材料的制備方法，屬于木材科學(xué)與技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 紅衣陶±擁有高模、高強(qiáng)、較好的穩(wěn)定性與合適的熱膨脹系數(shù)等特點(diǎn)，可被用做復(fù) 合材料中的補(bǔ)強(qiáng)劑和填充劑，W提高復(fù)合材料的力學(xué)性能，從而達(dá)到降低成本并改善木塑 制材性能的目的。對(duì)陶±類(lèi)材料進(jìn)行研究的有；梁玉蓉等人采用烙體插層法制備有機(jī)蒙脫 ± (OMMT)/IIR納米復(fù)合材料，隨著OMMT用量的增大，OMMT/IIR納米復(fù)合材料的物理性能 明顯提高。王鵬等人利用乳液聚合法制備了 DBSA滲雜的聚苯胺/蒙脫± (PANI-DBSA/MMT) 納米復(fù)合物，并對(duì)其性能進(jìn)行了研究。日本（Okadaetal，1987)用插層法制備了巧龍6/蒙 脫±納米復(fù)合材料，在少量蒙脫±的添加下，巧龍6的力學(xué)、熱學(xué)等性能得到了很大提高。 山東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院張秀英采用巧基膨潤(rùn)±經(jīng)鋼化、有機(jī)化處理通過(guò)插層法 與了苯橡膠混合制備蒙脫石/ 了苯橡膠納米復(fù)合材料，對(duì)有機(jī)±的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，對(duì)所 得材料的結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能進(jìn)行研究，表明納米復(fù)合材料的綜合性能有明顯提高。中國(guó)地質(zhì) 大學(xué)材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院吳紅丹等W高嶺±為原料，選取水合阱為插層劑，成功制備 出片層厚度<2化im的高嶺±，采用硬脂酸對(duì)高嶺±進(jìn)行表面改性，增強(qiáng)了高嶺±與聚合物 基體的相容性、界面結(jié)合力，并制備了高嶺±/了苯橡膠納米復(fù)合材料。青島科技大學(xué)劉 華、崔鐵等采用大分子溶液插層法與高溫溶液亞胺化法相結(jié)合制備聚酷亞胺（PI)/有機(jī)蒙 脫± (0MMT)粉狀材料，通過(guò)乳液共混共凝法與SBR膠乳混合制備顆粒狀PI/OMMT/SBR復(fù)合 材料，并對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行研究，表明該材料的物理性能有一定改善，且物理性能隨PI/ 0MMT用量的增大呈提高趨勢(shì)。
[0003] 本發(fā)明的目的是在前人研究基礎(chǔ)之上，通過(guò)分析新石器時(shí)代末期出±的紅衣陶片 而得出了紅衣陶±配方，將按此配方配制的紅衣陶±作為增強(qiáng)劑添加入木塑復(fù)合材料中進(jìn) 行擠出工藝處理，W木粉為基體原料，紅衣陶±為增強(qiáng)劑填充料，馬來(lái)酸酢為偶聯(lián)劑，偶聯(lián) 劑的添加量為1%到3%，W脂肪姪蠟為潤(rùn)滑劑。采用密煉塑化、雙漉混煉、混合擠出方法制 得了經(jīng)紅衣陶±填充的木塑復(fù)合材料，通過(guò)測(cè)試木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能增強(qiáng)問(wèn)題，確定 了增強(qiáng)材料配比方法，為制備高性能木塑復(fù)合材料提供了一種新方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 1、紅衣陶±配方
[0005] 通過(guò)對(duì)新石器時(shí)代末期出±于齊齊哈爾南部的泰來(lái)縣往北大偷樹(shù)村，呼爾達(dá)河上 游南岸，第3號(hào)坑，第9次挖掘，第172片紅衣陶片進(jìn)行成分分析，如圖1所示。分析該陶 片的六個(gè)不同位置能譜，得出了礦物質(zhì)成分質(zhì)量比，從而確定紅衣陶±的配方為；MgO含 量為1. 04%、AI2O3含量為16. 93%、Si〇2含量為68. 23%、K20含量為2. 92%、CaO含量為 2. 61 %、Fe2〇3含量為8. 27%。按此配方制備出作為增強(qiáng)劑應(yīng)用的紅衣陶±，如圖2所示。
[0006] 2、紅衣陶±增強(qiáng)木塑復(fù)合材料試樣制備方法
[0007] 將60%木纖維與40%聚己締混合，然后再填入制備的5%紅衣陶±、3%偶聯(lián)劑、 1%潤(rùn)滑劑。其中，紅衣陶±、偶聯(lián)劑、潤(rùn)滑劑的添加量分別為聚己締和木纖維總量的百分 比。
[000引將配比好的原材料放入高速混合機(jī)中混合，然后將混合好的物料置于雙螺桿擠出 機(jī)中造粒、粉碎機(jī)中粉碎、單螺桿擠出機(jī)中擠出成型，并銀成標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試件備用。試樣制備成 兩種；一種為不添加紅衣陶上的原樣，一種為添加5%紅衣陶±的增強(qiáng)試樣。
[0009] 雙螺桿擠出機(jī)溫度設(shè)定；1區(qū)165°C、2區(qū)165°C、3區(qū)170°C、4區(qū)175°C、5區(qū)185°C、 6 區(qū) 175°C，7 區(qū) 165°C。
[0010] 單螺桿擠出機(jī)溫度設(shè)定；1區(qū)150°C、2區(qū)155°C、3區(qū)165°C、4區(qū)170°C、機(jī)頭 17(TC。
[001U 螺桿轉(zhuǎn)速20~60r/min，擠出形狀為長(zhǎng)方形材，寬40mm，厚4mm。
【附圖說(shuō)明】
[001引 1、主要原料：
[001引 圖1末期紅衣陶片；圖2紅衣陶± ;圖3木纖維。
[0014] 2、制備工藝流程
[00巧]圖4工藝流程
[0016] 3、主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備：
[0017] 圖5電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱；圖6 SHR-10A高速混合機(jī)；圖7雙螺桿擠出機(jī)與單螺桿 擠出機(jī)；圖8 OkOl粉碎機(jī)；圖9電銀；圖10 XYZ-12啞鈴型制樣機(jī)；
[001引 4、擠出試樣；
[0019] 圖11紅衣陶±增強(qiáng)試樣；圖12未添加紅衣陶±的原樣。
[0020] 5、檢測(cè)儀器
[002U 圖13 XJ-50G組合式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)；圖14 RGT-20A電子萬(wàn)能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 紅衣陶±是一種具有良好可塑性的黏±，含有鐵質(zhì)并呈現(xiàn)紅紫色調(diào)，其主要作為 補(bǔ)強(qiáng)劑和填充劑，可使復(fù)合材料體積和重量明顯增大，從而達(dá)到降低成本并改善制品性能 的目的。
[0023] 本申請(qǐng)通過(guò)對(duì)新石器時(shí)代末期紅衣陶片的成分表征，得出金屬氧化物成分質(zhì)量 比，并W此為依據(jù)配制出紅衣陶上，用其增強(qiáng)木塑復(fù)合材料，并考察了紅衣陶上添加量對(duì)木 塑復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。
[0024] 1、主要原料
[0025] 紅衣陶±;按照研究得出的紅衣陶±配方進(jìn)行配置。制備的紅衣陶±具有高模、高 強(qiáng)、較好的穩(wěn)定性與合適的熱膨脹系數(shù)等特點(diǎn)，可提高復(fù)合材料的力學(xué)性能，W達(dá)到降低成 本、改善材性的目的。本研究旨在W紅衣陶上作為增強(qiáng)材料，考察紅衣陶上添加量對(duì)木塑復(fù) 合材料力學(xué)性能的影響，見(jiàn)圖2。
[0026] 木纖維：楊木單板經(jīng)揉撞礙軸式木纖維粉碎機(jī)粉碎加工，然后用篩子篩選出40目 >d> 60目木纖維并置于干燥箱中在（103 + 2) °C條件下進(jìn)行干燥，使其含水率干燥至3% W下，見(jiàn)圖3。
[0027] 2、紅衣陶±增強(qiáng)木塑復(fù)合材的制備工藝流程見(jiàn)圖4,制備工藝操作過(guò)程如下：
[002引通過(guò)粉碎、干燥、混合、擠出等制備工藝流程，應(yīng)用設(shè)備見(jiàn)圖5-8所示。然后將紅衣 陶±、木纖維等主要原料制備成經(jīng)紅衣陶±填充增強(qiáng)的木塑復(fù)合材料，應(yīng)用設(shè)備見(jiàn)圖9-10 所示。最終經(jīng)過(guò)銀切將復(fù)合材料制備成可供測(cè)試的試樣，分別為紅衣陶±增強(qiáng)試樣與未添 加紅衣陶±的原樣兩種，見(jiàn)圖11-12所示。
[0029] 3、紅衣陶±增強(qiáng)木塑復(fù)合材料性能測(cè)試
[0030] 彎曲性能按照GB/T 9341-2000測(cè)試，拉伸性能按照GB/T 1040-1992測(cè)試，沖 擊性能按照GB/T 1043-1993測(cè)試，塑料簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)方法，測(cè)試儀器見(jiàn)圖13-14所示。 測(cè)試結(jié)果為5個(gè)試樣的算術(shù)平均值，未添加紅衣陶±的原樣與添加5%紅衣陶±的試樣力 學(xué)性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
[0031] 表1力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果
[0032]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種紅衣陶土增強(qiáng)的木塑復(fù)合材料，其原料組成包括紅衣陶土、木纖維、聚乙烯、偶 聯(lián)劑、潤(rùn)滑劑。
2. 權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其中紅衣陶土、偶聯(lián)劑、潤(rùn)滑劑的加入量分別為木纖維 和聚乙烯重量之和的5%、3%、1%。
3. 權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合材料，其中紅衣陶土的組成為：MgO含量為1. 04%、A1203 含量為16.93%、5丨02含量為68.23%、1(20含量為2.92%、030含量為2.61%、？6 203含量為 8. 27%〇
4. 一種如權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)中所述的紅衣陶土增強(qiáng)木塑復(fù)合材料的制備方法，包 括，（1)制備紅衣陶土；（2)將60%木纖維與40%聚乙烯混合，然后按量加入步驟⑴得到 的紅衣陶土以及偶聯(lián)劑、潤(rùn)滑劑；（3)將步驟（2)中配比好的原材料放入高速混合機(jī)中混 合，然后將混合好的物料置于雙螺桿擠出機(jī)中造粒、粉碎機(jī)中粉碎、單螺桿擠出機(jī)中擠出成 型。
5. -種紅衣陶土增強(qiáng)木塑復(fù)合材料的制備工藝流程包括：（1)楊木薄板經(jīng)木纖維粉碎 機(jī)粉碎成濕木纖維，再用恒溫鼓風(fēng)干燥箱干燥成可用木纖維；（2)對(duì)出土陶片進(jìn)行能譜分 析，得出礦物質(zhì)成分從而確定紅衣陶土配方，并配制出紅衣陶土；（3)將木纖維、聚乙烯、偶 聯(lián)劑、潤(rùn)滑劑和紅衣陶土放入高速混合機(jī)中混合，用雙階塑料擠出機(jī)組擠出，然后制樣，最 后進(jìn)行性能測(cè)試。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種紅衣陶土增強(qiáng)木塑復(fù)合材料的制備方法，其中以紅衣陶土作為增強(qiáng)劑，運(yùn)用紅衣陶土增強(qiáng)木塑復(fù)合材料制備方法將配制的紅衣陶土填充于木塑復(fù)合材料中，經(jīng)過(guò)紅衣陶土增強(qiáng)木塑復(fù)合材的制備工藝流程制得試樣，經(jīng)測(cè)試木塑復(fù)合材料的各項(xiàng)力學(xué)性能均得到有效增強(qiáng)。紅衣陶土作為增強(qiáng)劑增強(qiáng)木塑復(fù)合材料尚屬首次，本申請(qǐng)為制備高性能木塑復(fù)合材料提供了一種新方法。
【IPC分類(lèi)】C08K3-36, B29C47-92, C08K3-22, C08L23-06, C08L97-02
【公開(kāi)號(hào)】CN104725884
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510027885
【發(fā)明人】程萬(wàn)里, 李慶德, 高珣, 任麗敏
【申請(qǐng)人】東北林業(yè)大學(xué), 程萬(wàn)里
【公開(kāi)日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年1月20日