聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料及其熔融加工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料及其熔融加工方法，所述聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料以質(zhì)量百分比計(jì)，主要由以下組分制備而成：木質(zhì)組分，以絕干重量計(jì)為40～90wt％、聚乙烯醇為5～45wt％、增塑助劑為0～15wt％和水為5～30wt％；所述水為木質(zhì)組分所含的水或/和添加的水。本發(fā)明聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料具有優(yōu)良的綜合性能，強(qiáng)度高、模量高、可完全降解、產(chǎn)品種類多、適應(yīng)性廣，并且木質(zhì)組分含量高，原材料成本低，能充分利用自然資源，減少環(huán)境污染，具有顯著的環(huán)保效益。
【專利說明】
聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料及其熔融加工方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，特別是涉及一種聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料及其熔融加工方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚乙烯醇(PVA)是綜合性能優(yōu)良的、可由非石油路徑大規(guī)模生產(chǎn)的可降解的高分 子材料，具有良好的水溶性、成膜性、粘結(jié)性、阻隔性和印刷性，廣泛用于薄膜、纖維、粘結(jié) 劑、造紙助劑等領(lǐng)域。由于多羥基的PVA分子結(jié)構(gòu)規(guī)整，羥基間形成的強(qiáng)氫鍵引起PVA高度結(jié) 晶，使其熔點(diǎn)與分解溫度十分接近，難以熱塑加工。目前主要采用溶液濕法制備纖維、薄膜 等低維制品，需要經(jīng)歷溶解和干燥過程，存在工藝復(fù)雜、產(chǎn)率低、廢水排放量大、能源資源消 耗大、成本高等缺點(diǎn)，這限制了其應(yīng)用和發(fā)展。
[0003] PVA的綜合力學(xué)性能遠(yuǎn)優(yōu)于聚烯烴，與工程塑料聚碳酸酯、聚酰胺相當(dāng)，但價(jià)格更 低。如能實(shí)現(xiàn)PVA的熱塑加工，對于發(fā)展新型PVA材料及開拓應(yīng)用領(lǐng)域具有十分重要的意義。 通常采用共聚和增塑等改性方法(增塑劑主要有含有多羥基的小分子物質(zhì)、醇胺類物質(zhì)、酰 胺類等），減弱高分子內(nèi)和分子間的作用力，以降低熔點(diǎn)，改善熔融加工性能，但共聚改性技 術(shù)復(fù)雜且被少數(shù)國家壟斷，而增塑劑用量較大，工藝繁瑣，并且存在加工性和相容性的問 題，如用水做增塑劑時(shí)，由于熱塑加工溫度超過l〇〇°C，水在加工過程中蒸發(fā)、沸騰而產(chǎn)生氣 泡，影響制品的品質(zhì)；小分子醇類增塑劑的飽和蒸汽壓低，易在加工過程中揮發(fā)損失，且增 塑劑在制品使用過程中存在不同程度地析出。
[0004] 當(dāng)前，來自農(nóng)林作物在加工和收獲過程中產(chǎn)生的農(nóng)林廢棄物引發(fā)的環(huán)境問題受到 人們的重視，我國每年產(chǎn)生的農(nóng)林廢棄物數(shù)量巨大，除部分用于造紙、發(fā)電、農(nóng)村生活能源 外，大部分都未能得到有效、充分的利用，如能將這些木質(zhì)纖維素資源轉(zhuǎn)化為高值材料，其 經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益將十分顯著。將一定比例的木粉、竹粉、秸桿等木質(zhì)組分添加到塑料中， 經(jīng)擠出、模壓、注射成型等方法制備的木塑復(fù)合材料因其兼具高分子材料和木質(zhì)材料的優(yōu) 點(diǎn)而在汽車內(nèi)飾、建筑、園林等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是，木塑復(fù)合材料易受環(huán)境中熱、水、 光、氧、臭氧等因素的影響發(fā)生變形、開裂、老化、霉變等，在防潮、防霉、耐水、耐腐蝕和尺寸 穩(wěn)定性等方面存在很多問題且使用壽命較短。
[0005]木塑復(fù)合材料的性能與木粉含量、木粉的分散及木粉和塑料之間的界面密切相 關(guān)，高含量的木粉會(huì)帶來更多的分散問題和界面問題，從而導(dǎo)致更多加工問題和材料性能 問題。當(dāng)前木質(zhì)材料主要是以粉狀作為填料添加到塑料中，工業(yè)生產(chǎn)時(shí)木粉添加量一般最 多為50%，繼續(xù)增加木粉含量會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材料綜合性能顯著降低。當(dāng)然也有采用纖維形式 的木質(zhì)材料添加到塑料中，期望長纖維的高強(qiáng)度和纖維間形成的網(wǎng)絡(luò)來提高產(chǎn)品的力學(xué)性 能，但這種添加量更低并且分散問題更顯著，同時(shí)由于螺桿設(shè)備加工歷程對纖維長度降低 作用明顯，實(shí)際上纖維作為增強(qiáng)材料的作用也不明顯。另外，木塑復(fù)合材料的基體大多為聚 烯烴、聚氯乙烯等，這些基體樹脂難以降解且與木粉的界面相容性差，實(shí)際生產(chǎn)中往往采用 相當(dāng)比例甚至全部采用回收廢舊塑料作為基體，進(jìn)一步弱化了木塑復(fù)合材料的綜合物理機(jī) 械性能。
[0006] 綜上，聚乙烯醇是一種綜合性能優(yōu)異，在一定條件下可生物降解的多羥基聚合物， 其與木粉具有天然的優(yōu)良相容性；因此，將木質(zhì)資源與PVA結(jié)合起來，制備高性能、可降解的 聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 基于此，有必要針對上述問題，提供一種聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料及其熔融加工 方法。
[0008] 具體技術(shù)方案如下：
[0009] -種聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料，以質(zhì)量百分比計(jì)，主要由以下組分制備而成:木質(zhì) 組分，以絕干重量計(jì)為40~90wt %、聚乙烯醇為5~45wt %、增塑助劑為0~15wt %和水為5 ~30wt % ;所述水為木質(zhì)組分所含的水或/和添加的水。
[0010] 在其中一些實(shí)施例中，其主要由以下組分制備而成:木質(zhì)組分，以絕干重量計(jì)為60 ~85wt%、聚乙稀醇為5~25wt%、增塑助劑為0~15wt%和水為10~25wt%。
[0011] 在其中一些實(shí)施例中，所述聚乙烯醇的聚合度為500~2600。
[0012]在其中一些實(shí)施例中，所述木質(zhì)組分為粒徑尺寸小于20目的木質(zhì)粉末或長徑比大 于10的木質(zhì)纖維材料。木質(zhì)粉末為粒徑尺寸小于20目的桉木粉、竹粉等;木質(zhì)纖維材料為長 徑比大于10的桉木纖維、棉桿纖維、蒲草纖維等。木質(zhì)粉末的粒徑尺寸進(jìn)一步優(yōu)選為20~80 目。
[0013]在其中一些實(shí)施例中，所述增塑助劑為丙三醇、乙二醇、丁二醇、已內(nèi)酰胺、聚乙二 醇以及明膠中的一種或一種以上。進(jìn)一步優(yōu)選為聚乙二醇(PEG400~6000)。
[0014]本發(fā)明還公開上述聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0015] ⑴組分配混：
[0016] 當(dāng)所述水為所述木質(zhì)組分所含的水時(shí)，則直接將上述的各組分按配比混合均勻， 得混合物;或
[0017] 當(dāng)所述水為添加的水時(shí)，則先將所述水先與所述木質(zhì)組分混合均勻，再將所述聚 乙烯醇和增塑助劑加入混合均勻;或?qū)⑺鼍垡蚁┐己驮鏊苤鷦┫扰渲贸伤鼍垡蚁┐己?增塑助劑總質(zhì)量百分比為1~10%的水溶液，均勻噴灑在所述木質(zhì)組分上，再干燥使所述水 的質(zhì)量百分比在上述范圍內(nèi)，得混合物;或
[0018] 當(dāng)所述水為所述木質(zhì)組分所含的水和添加的水時(shí)，則所述木質(zhì)組分所含的水與添 加的水的質(zhì)量總和為所述水的質(zhì)量，先將所述添加的水先與所述木質(zhì)組分混合均勻，再將 所述聚乙烯醇和增塑助劑加入混合均勻;或?qū)⑺鼍垡蚁┐己驮鏊苤鷦┫扰渲贸伤鼍垡?烯醇和增塑助劑總質(zhì)量百分比為1~10%的水溶液，均勻噴灑在木質(zhì)組分上，再干燥使所述 木質(zhì)組分所含的水與添加的水的質(zhì)量總和為所述水的質(zhì)量，得混合物；
[0019] ⑵將所述混合物擠出成型和/或注射成型。
[0020] 上述步驟(2)為將混合物加入擠出機(jī)擠出成型或注塑機(jī)注射成型，或?qū)⒒旌衔锵?經(jīng)擠出機(jī)造粒再加入注塑機(jī)注射成型。
[0021 ]在其中一些實(shí)施例中，所述擠出成型溫度為140~215°C。
[0022]在其中一些實(shí)施例中，所述擠出成型中擠出機(jī)的加料口溫度設(shè)定在140~170°C， 其余各區(qū)溫度設(shè)定在170~215°C。
[0023] 在其中一些實(shí)施例中，所述注射成型溫度為140~220°C。
[0024] 在其中一些實(shí)施例中，所述注射成型中注塑機(jī)的加料口溫度設(shè)定在140~170°C， 其余各區(qū)溫度設(shè)定在170~220°C。
[0025] 本發(fā)明是發(fā)明人憑借長年對木塑復(fù)合材料的研究，結(jié)合大量的實(shí)驗(yàn)以及生產(chǎn)實(shí)踐 才得出的。本發(fā)明基于聚乙烯醇(PVA)和木質(zhì)組分為完全可降解材料，使用水作為增塑劑， 可同時(shí)輔以少量增塑助劑，制備一種可降解的新型聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料，通過擠出或 注射等成型方法生產(chǎn)型材、異型材及各種制件。
[0026]水是木質(zhì)纖維素最有效的環(huán)保增塑劑，同時(shí)水也是PVA理想的增塑劑，但其沸點(diǎn)較 低，易在加工溫度下蒸發(fā)。本發(fā)明將PVA與木質(zhì)組分配混，以水為主增塑劑同時(shí)增塑木質(zhì)組 分和PVA，進(jìn)一步地，可在體系中引入少量增塑助劑，形成復(fù)合改性劑，削弱PVA自身強(qiáng)氫鍵， 使其熔點(diǎn)與分解溫度分離，顯著改善復(fù)合體系的熱塑性，拓寬熔融加工窗口，實(shí)現(xiàn)PVA基木 塑復(fù)合材料的熱塑性加工。由于木質(zhì)組分的極性和有大量側(cè)羥基的PVA具有很高的親水、吸 水特性使得木質(zhì)組分中的少量的水不會(huì)在短時(shí)間的加工過程中出現(xiàn)過多蒸發(fā)散失，能持續(xù) 發(fā)揮增塑效果，保證加工的穩(wěn)定性，成型后制品中適量的水能長期保持，并不會(huì)明顯影響制 品性能。同時(shí)，多羥基的PVA與表面極性的木質(zhì)組分相容性好、分散性好，不存在界面問題， 這使得高含量甚至超高含量木質(zhì)組分的PVA基復(fù)合材料成為可能。另外，PVA熔體為假塑性 流體，表現(xiàn)出明顯的剪切變稀行為。因此，該復(fù)合體系可通過擠出和注射等加工方式制備優(yōu) 良物理機(jī)械性能、低成本的新型可降解的高木質(zhì)組分含量的聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料，且 生產(chǎn)自動(dòng)化程度高，成型效率高。
[0027]本發(fā)明相較現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)以及有益效果為：
[0028]本發(fā)明的聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料與傳統(tǒng)木塑復(fù)合材料相比，其木質(zhì)組分含量更 高，不存在極性植物纖維與非極性塑料相容性差的問題，也不存在纖維在高粘度熱塑性基 體中分散難的問題，產(chǎn)品綜合性能好；
[0029]本發(fā)明的聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料采用PVA為基體，添加高組分的木質(zhì)組分，并可 輔以少量綠色環(huán)保的增塑助劑經(jīng)擠出或注塑制備而成，本發(fā)明聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料在 一定的條件下可完全降解為二氧化碳和水，綠色環(huán)保。本發(fā)明針對PVA熔融加工存在的問 題，創(chuàng)造性地提出以水為增塑劑，通過水或/和增塑助劑與PVA及木質(zhì)組分上的羥基形成氫 鍵，同時(shí)改善木質(zhì)材料和PVA的熱塑性和流動(dòng)性，獲得具有較寬的熔融加工窗口的PVA和木 質(zhì)組分復(fù)合物，經(jīng)擠出或注射熔融加工，制備高強(qiáng)度的聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料。本發(fā)明制 備方法在一定程度上實(shí)現(xiàn)了聚乙烯醇的熔融加工，可以連續(xù)生產(chǎn)，效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
[0030] 本發(fā)明的聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料具有優(yōu)良的綜合性能，強(qiáng)度高、模量高、可完全 降解、產(chǎn)品種類多、適應(yīng)性廣，并且本發(fā)明的聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料中木質(zhì)組分含量高， 原材料成本低，能充分利用自然資源，減少環(huán)境污染，具有顯著的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益。另 外，采用擠出或注射的熔融加工成型方式，生產(chǎn)自動(dòng)化程度高，成型效率高，生產(chǎn)成本低，適 用于制作型材、異型材及各種形狀復(fù)雜的制件，如鋪板、裝飾板、包裝盒等。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。
[0032] 實(shí)施例1
[0033] 一種聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料，以質(zhì)量百分比計(jì)，由以下組分制備而成:75wt%的 尺寸為20~60目的桉木粉（以絕干重量計(jì)）、10wt%的PVA1788(聚合度為1700,醇解度為 88%)、15wt% 的水。
[0034] 為減少操作步驟和節(jié)約能源，桉木粉也可使用一定含水率的桉木粉，將其中所含 的水折算到需添加的水組分中，如使用自然干燥條件下的桉木粉，其含水率為12wt%，則按 照本實(shí)施例中的配比需添加85.2wt %的桉木粉和4.8wt %的水。
[0035]上述聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料的熔融加工方法，包括以下步驟：
[0036] 1、稱量
[0037] 稱取各組分原料。
[0038] 2、組分配混
[0039]先將水加入桉木粉并在高速混合機(jī)中攪拌均勻，再將PVA1788粉末放入高速混合 機(jī)中，在常溫下攪拌5~15分鐘，混合均勾；
[0040] 3、熔融加工
[0041 ] a.將步驟2中混合后的物料加入擠出機(jī)的料斗中，經(jīng)熔融共混直接擠出異型材或 者經(jīng)擠出、冷卻、造粒備用，其中擠出機(jī)的成型溫度設(shè)置為140~210 °C，其中，擠出機(jī)的加料 口溫度設(shè)定在140~160°C，后段溫度為185~195°C、中段195~210°C和前段溫度195~205 Γ。
[0042] b.將步驟2中混合好的物料或經(jīng)步驟a擠出機(jī)造粒后的物料加入注塑機(jī)的料斗中 注射成型制品；注射成型溫度為160~215 °C，其中，注塑機(jī)的加料口溫度設(shè)定在160~170 °C，后段溫度為190~200°C、中段200~215°C和前段溫度205~210°C。
[0043] 本實(shí)施例中采用添加的水和木質(zhì)組分中所含的水作為增塑劑，改善PVA及木質(zhì)組 分的熔融加工熱塑性及流動(dòng)性。
[0044] 實(shí)施例2
[0045] 一種聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料，以質(zhì)量百分比計(jì)，由以下組分制備而成:80wt%的 長徑比大于10的桉木纖維（以絕干重量計(jì)）、l〇wt%的PVA0588(聚合度為500,醇解度為 88%)、10wt% 的水。
[0046]為減少操作步驟和節(jié)約能源，桉木纖維也可使用一定含水率的桉木纖維，將其中 所含的水折算到需添加的水組分中，如使用含水率為1 lwt %的按木纖維，需添加90wt %的 桉木纖維，不再需要額外添加水。
[0047]上述聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料的熔融加工方法，包括以下步驟：
[0048] 1、稱量
[0049] 稱取各組分原料。
[0050] 2、組分配混
[00511先將水均勻噴灑在桉木纖維上，在混合機(jī)中攪拌均勻，再將粉末狀的PVA0588加入 混合機(jī)中攪拌均勻(使用含水率為llwt%的按木纖維配比時(shí)，直接將按木纖維和PVA在攪拌 機(jī)中混合均勻即可）。
[0052] 3、熔融加工
[0053] a.將步驟2中混合好的物料加入擠出機(jī)的料斗中，經(jīng)熔融共混直接擠出異型材或 者經(jīng)擠出、冷卻、造粒備用，其中擠出機(jī)的成型溫度設(shè)置為140~215°C，其中，擠出機(jī)的加料 口溫度設(shè)定在140~160°C，后段溫度為185~195°C、中段200~215°C和前段溫度200~210 Γ。
[0054] b.將步驟2中混合后的物料或經(jīng)步驟a擠出機(jī)造粒后的物料加入注塑機(jī)的料斗中 注射成型制品。注射成型溫度為150~220°C，其中，注塑機(jī)的加料口溫度設(shè)定在150~165 °C，后段溫度為190~200°C、中段205~220°C和前段溫度205~215°C。
[0055] 本實(shí)施例中采用添加的水或/和木質(zhì)組分中所含的水作為增塑劑，改善PVA及木質(zhì) 組分的熔融加工熱塑性及流動(dòng)性。
[0056] 實(shí)施例3
[0057] 一種聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料，以質(zhì)量百分比計(jì)，由以下組分制備而成：
[0058] 10wt%的PVA2488(聚合度為2400,醇解度為88%)、72.25?七％的尺寸為20~60目 的桉木粉（以絕干重量計(jì)），12.75wt%的水和5wt%的丙三醇和乙二醇1:1的復(fù)配增塑助劑， 上述水為桉木粉所含的水(配料時(shí)直接使用含水率為15wt%的桉木纖維，占所有組分總和 的85wt%)。
[0059]上述聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料的熔融加工方法，包括以下步驟：
[0060] 1、稱量
[0061 ] 稱取各組分原料。
[0062] 2、組分配混
[0063]將PVA2488研磨成粉末或直接采用粉末狀PVA2488,然后連同其他稱量的組分原料 放入高速混合機(jī)中，在常溫下攪拌10~15分鐘，混合均勾。
[0064] 3、熔融加工
[0065] a.將步驟2中混合后的物料加入擠出機(jī)的料斗中，經(jīng)熔融共混直接擠出異型材;或 者經(jīng)擠出、冷卻、造粒備用;其中擠出機(jī)的成型溫度設(shè)置為140~205 °C，其中，擠出機(jī)的加料 口溫度設(shè)定在140~150°C，后段溫度為185~195°C、中段195~205°C和前段溫度195~200 Γ。
[0066] b.將步驟2中混合后的物料或經(jīng)步驟a擠出機(jī)造粒后的物料加入注塑機(jī)的料斗中 注射成型制品；注射成型溫度為150~210 °C，其中，注塑機(jī)的加料口溫度設(shè)定在150~160 °C，后段溫度為175~190°C、中段200~210°C和前段溫度195~205°C。
[0067] 本實(shí)施例中采用多種小分子多元醇作為增塑助劑結(jié)合木質(zhì)組分中所含的水作為 復(fù)配增塑劑，協(xié)同改善PVA及木質(zhì)組分的熔融加工熱塑性及流動(dòng)性。
[0068] 實(shí)施例4
[0069] 一種聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料，以質(zhì)量百分比計(jì)，由以下組分制備而成：
[0070] 20wt%的PVA1799(聚合度為1700,醇解度為99%)、63wt%的長徑比大于10的桉木 纖維（以絕干重量計(jì)），7wt %的水和10wt %的聚乙二醇(PEG2000)增塑助劑，上述水為桉木 纖維所含的水(配料時(shí)直接使用含水率為10wt%的桉木纖維，占所有組分總和的70wt% )。 [0071 ]上述聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料的熔融加工方法，包括以下步驟：
[0072] 1、稱量
[0073] 稱取各組分原料。
[0074] 2、組分配混
[0075] 將固體或粉末狀的PVA1799與PEG2000混合后充分研磨成細(xì)小粉末狀，然后連同其 他稱量好的組分原料放入高速混合機(jī)中，在常溫下攪拌5~15分鐘，混合均勻。
[0076] 3、熔融加工
[0077] a.將步驟2中混合后的物料加入擠出機(jī)的料斗中，經(jīng)熔融共混直接擠出異型材;或 者經(jīng)擠出、冷卻、造粒備用;其中擠出機(jī)的成型溫度設(shè)置為150~210 °C，其中，擠出機(jī)的加料 口溫度設(shè)定在150~160°C，后段溫度為180~190°C、中段195~210°C和前段溫度195~205 Γ。
[0078] b.將步驟2中混合后的物料或經(jīng)步驟a擠出機(jī)造粒后的物料加入注塑機(jī)的料斗中 注射成型制品；注射成型溫度為150~215 °C。其中，注塑機(jī)的加料口溫度設(shè)定在150~165 °C，后段溫度為180~195°C、中段195~215°C和前段溫度200~210°C。
[0079] 本實(shí)施例中采用PEG2000結(jié)合木質(zhì)組分中的水作為復(fù)配增塑劑，協(xié)同改善PVA及木 質(zhì)組分的熔融加工熱塑性及流動(dòng)性。
[0080] 實(shí)施例5
[0081 ] -種聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料，以質(zhì)量百分比計(jì)，由以下組分制備而成：
[0082] 18wt % PVA2499 (聚合度為2400，醇解度為99 % )、57wt %的尺寸小于20目的桉木粉 (以絕干重量計(jì)），19wt %的水和6wt %的明膠。
[0083]上述聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料的熔融加工方法，包括以下步驟：
[0084] 1、稱量
[0085] 稱取各組分原料。
[0086] 2、配混
[0087]為使低含量組分的PVA和增塑助劑明膠與高含量的桉木粉配混均勻，將PVA2499與 明膠混合，然后在95°C以上水浴中溶解配置為PVA2499與明膠質(zhì)量百分比總和為5%的水溶 液，均勻噴灑在桉木粉上，并在混合機(jī)中攪拌均勻，得混合物，再干燥控制調(diào)節(jié)混合物中的 水的質(zhì)量百分比為19wt%。
[0088] 3、熔融加工
[0089] a.將步驟2中混合后的物料加入擠出機(jī)的料斗中，經(jīng)熔融共混直接擠出異型材;或 者經(jīng)擠出、冷卻、造粒備用;其中擠出機(jī)的成型溫度設(shè)置為140~215 °C，其中，擠出機(jī)的加料 口溫度設(shè)定在140~150°C，后段溫度為180~195°C、中段200~215°C和前段溫度195~205 Γ。
[0090] b.將步驟2中混合后的物料或經(jīng)步驟a的擠出機(jī)造粒后的物料加入注塑機(jī)的料斗 中注射成型制品。注射成型溫度為150~220 °C。其中，注塑機(jī)的加料口溫度設(shè)定在150~160 °C，后段溫度為185~205°C、中段210~220°C和前段溫度205~210°C。
[0091] 本實(shí)施例中采用明膠作為增塑助劑，明膠分子中的羧基與PVA羥基的酯化反應(yīng)以 及PVA與明膠的氫鍵作用破壞了 PVA的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，改善了 PVA熱塑加工性，從而獲得更寬的熱 塑加工窗口。同時(shí)，水作為增塑劑，協(xié)同改善PVA及木質(zhì)組分的熔融加工熱塑性及流動(dòng)性。另 外，明膠成分特性及其所具有的膠粘性對于界面強(qiáng)度有提高效果。
[0092]由于PVA的濃度超過10%的水溶液已經(jīng)具有高黏度，更高濃度的呈粘稠膠狀，另 外，少量的水跟PVA接觸后成膠狀團(tuán)狀物，這不能在木質(zhì)組分中分散均勻，因此上述實(shí)施例 均采取將水先添加入木質(zhì)組分中再添加 PVA，或?qū)VA配置成稀溶液，噴灑在木質(zhì)組分上，通 過晾曬或烘烤等干燥方式調(diào)整混合物中所含水分。
[0093] 對實(shí)施例1~5所得聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料，依照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9341-2008進(jìn)行了彎 曲性能測試，結(jié)果如表1所示，本發(fā)明各實(shí)施例所得聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料的彎曲性能均 大于擠壓木塑復(fù)合板材標(biāo)準(zhǔn)LY/T1613-2004規(guī)定的彎曲強(qiáng)度彡20MPa、彎曲模量彡1800MPa。
[0094] 表1實(shí)施例1~5所得聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料彎曲性能測試結(jié)果
[0097] 以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實(shí) 施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存 在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。
[0098] 以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并 不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(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，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù) 范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料，其特征在于，以質(zhì)量百分比計(jì)，主要由以下組分制備 而成：木質(zhì)組分，以絕干重量計(jì)為40~90wt %、聚乙稀醇為5~45wt %、增塑助劑為O~ 15wt%和水為5~30wt% ;所述水為木質(zhì)組分所含的水或/和添加的水。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料，其特征在于，主要由以下組分制備 而成：木質(zhì)組分，以絕干重量計(jì)為60~85wt%、聚乙稀醇為5~25wt%、增塑助劑為0~ 15wt% 和水為 10 ~25wt%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料，其特征在于，所述聚乙烯醇的 聚合度為500~2600。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料，其特征在于，所述木質(zhì)組分為 粒徑尺寸小于20目的木質(zhì)粉末或長徑比大于10的木質(zhì)纖維材料。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料，其特征在于，所述增塑助劑為 丙三醇、乙二醇、丁二醇、已內(nèi)酰胺、聚乙二醇以及明膠中的一種或一種以上。6. -種權(quán)利要求1所述聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料的熔融加工方法，其特征在于，包括以 下步驟： (1) 組分配混： 當(dāng)所述水為所述木質(zhì)組分所含的水時(shí)，則直接將權(quán)利要求1所述的各組分按配比混合 均勻，得混合物;或 當(dāng)所述水為添加的水時(shí)，則先將所述水先與所述木質(zhì)組分混合均勻，再將所述聚乙烯 醇和增塑助劑加入混合均勻;或?qū)⑺鼍垡蚁┐己驮鏊苤鷦┫扰渲贸伤鼍垡蚁┐己驮鏊?助劑總質(zhì)量百分比為1~10%的水溶液，均勻噴灑在所述木質(zhì)組分上，再干燥使所述水的質(zhì) 量百分比在權(quán)利要求1的范圍內(nèi)，得混合物;或 當(dāng)所述水為所述木質(zhì)組分所含的水和添加的水時(shí)，則所述木質(zhì)組分所含的水與添加的 水的質(zhì)量總和為所述水的質(zhì)量，先將所述添加的水先與所述木質(zhì)組分混合均勻，再將所述 聚乙烯醇和增塑助劑加入混合均勻；或?qū)⑺鼍垡蚁┐己驮鏊苤鷦┫扰渲贸伤鼍垡蚁┐?和增塑助劑總質(zhì)量百分比為1~10%的水溶液，均勻噴灑在木質(zhì)組分上，再干燥使所述木質(zhì) 組分所含的水與添加的水的質(zhì)量總和為所述水的質(zhì)量，得混合物； (2) 將所述混合物擠出成型和/或注射成型。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料的熔融加工方法，其特征在于，所述 擠出成型溫度為140~215°C。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料的熔融加工方法，其特征在于，所述 擠出成型中擠出機(jī)的加料口溫度設(shè)定在140~170°C，其余各區(qū)溫度設(shè)定在170~215°C。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料的熔融加工方法，其特征在于，所述 注射成型溫度為140~220°C。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的聚乙烯醇基木塑復(fù)合材料的熔融加工方法，其特征在于，所 述注射成型中注塑機(jī)的加料口溫度設(shè)定在140~170°C，其余各區(qū)溫度設(shè)定在170~220°C。
【文檔編號】C08L97/02GK105949807SQ201610422740
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月13日
【發(fā)明人】馮彥洪, 馬鵬濤, 殷小春, 瞿金平, 何和智
【申請人】華南理工大學(xué)