專利名稱：一種植物纖維聚氯乙烯塑料復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種木塑復(fù)合材料及其制備方法，尤其是涉及一種以天然植物纖維與 聚氯乙烯塑料基體為原料制造的木塑復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
木塑復(fù)合材料性能優(yōu)良，使用方便，可鋸、可刨、可釘，既保留了木材在加工性能 方面的優(yōu)勢，又克服了木材不耐用怕蟲蛀的缺點，可以替代外運貨物木制包裝材料和鋪墊 材料，也可以用于化工行業(yè)的耐腐工棚、裝飾板、地板、通道、臺架及鑄造模型、機器罩、水泵 殼、電器用材等。然而植物纖維與樹脂基體表面性能不同，兩者復(fù)合時界面粘接效果較差，從而導(dǎo) 致復(fù)合材料各項性能的降低，影響了該復(fù)合材料的普及應(yīng)用。另一方面，由于木塑復(fù)合材料 中纖維與塑料基體之間較差的相容性以及纖維本身的特點，使得纖維的添加量受到嚴重限 制，目前大部分工業(yè)化生產(chǎn)的木塑復(fù)合材料，纖維的含量多為10-25%，這個含量對于降低木 塑復(fù)合材料的成本而言意義并不太大，而昂貴的改性添加劑成本使得這種復(fù)合材料的市場 價格提高，相當于甚至高于通用塑料及實木，從而制約了木塑復(fù)合材料的發(fā)展與應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有木塑復(fù)合材料存在的上述缺陷，提供一種價格低 廉，綜合性能優(yōu)良的植物纖維聚氯乙烯塑料復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
本發(fā)明之植物纖維聚氯乙烯塑料復(fù)合材料，主要由基料植物纖維和聚氯乙烯樹脂或 回收聚氯乙烯塑料粒料或聚氯乙烯樹脂與回收聚氯乙烯塑料粒料的混合料混配制成，另 添加有以下助劑硅烷偶聯(lián)劑、增塑劑DOP (鄰苯二甲酸二辛酯)、抗氧化劑1010 (四[甲 基-β- (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯)和潤滑劑聚乙烯蠟，其特征 在于，基料中，植物纖維的含量為60-90wt%，聚氯乙烯樹脂或回收聚氯乙烯塑料粒料或聚 氯乙烯樹脂與回收聚氯乙烯塑料粒料的混合料的含量為10-40wt% ；各助劑含量為硅烷偶 聯(lián)劑為植物纖維的l_10wt%，增塑劑為聚氯乙烯樹脂的4-6 wt%，抗氧化劑1010為植物纖維 和聚氯乙烯樹脂總重量的0. 5-2襯％，潤滑劑聚乙烯蠟為植物纖維和聚氯乙烯樹脂總重量 的 l-5wt%。所述植物纖維可以是木粉、竹粉、稻殼粉或其他植物纖維粉。本發(fā)明之植物纖維聚氯乙烯塑料復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟
(1)植物纖維預(yù)處理將植物纖維粉碎成40-100目的粉末，用清水浸泡8-12小時； 接著將浸泡后的植物纖維粉置于爆破罐中，在150°C -180°C汽相蒸煮溫度、0. 8-1.5MPa壓 力下處理9-11分鐘，然后驟然釋壓，得到蒸汽爆破處理植物纖維；再將經(jīng)蒸汽爆破處理的 植物纖維放入質(zhì)量濃度為1%_2%的NaOH溶液中浸泡3-5小時，最后用水清洗至中性，放 入干燥箱中于75-85°C下干燥至含水率< 4% ； (2)混配將經(jīng)過步驟(1)預(yù)處理的植物纖維和聚氯乙烯樹脂或回收聚氯乙烯塑料粒料或聚氯乙烯樹脂與回收聚氯乙烯塑料粒料的 混合料及硅烷偶聯(lián)劑、增塑劑D0P、抗氧化劑1010和潤滑劑聚乙烯蠟置于高速混合機中混 合4-10分鐘；(3)成型將步驟(2)所得混合料送入雙螺桿擠出機中，擠出機溫度設(shè)定為 165°C-190°C，通過口模擠出成型為所需型材或者用相應(yīng)口模和切粒機進行擠出造粒，形成 粒料，再將所得粒料通過模壓或注射成型的方法獲得最終制品。木粉、竹粉、稻殼等植物纖維，主要成分為纖維素，另外還含有半纖維素、果膠質(zhì)和 非纖維素糖等非纖維素成分，這些非纖維素成分在結(jié)構(gòu)上分子量相對較小，強度較低，加入 到復(fù)合材料中，對復(fù)合材料的力學(xué)性能會有負面影響，同時它們需要足夠的偶聯(lián)劑來處理， 使得成本過高。用蒸汽爆破技術(shù)對其進行預(yù)處理，可以除掉大部分非纖維素成分。由于植物纖維呈強極性而聚氯乙烯樹脂為非極性材料，兩者極性相斥，在混合過 程中兩者結(jié)合效果很差，當加入硅烷偶聯(lián)劑以后，由于相容劑一方面含有與植物纖維相結(jié) 合的極性基團，另一方面具有與高分子材料相容的高分子鏈或可相容結(jié)構(gòu)，從而在兩個體 系之間形成一種過渡并將兩者緊密連接在一起，進而提高復(fù)合材料的強度及復(fù)合材料中植 物纖維的含量。所述回收熱塑性塑料粒子可采用以下方法制備將回收的塑料經(jīng)塑料粉碎機粉碎 成20-30目的粉料后，用清水洗滌，然后在擠出機中擠出造粒并干燥，即成。本發(fā)明之植物纖維聚氯乙烯塑料復(fù)合材料，植物纖維含量高，成本低，物理機械強 度高，表面光潔度好，耐水耐化學(xué)腐蝕，易降解，應(yīng)用范圍廣，是一種綠色環(huán)保的代木代塑新
女口
廣 PFt O
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例1
本實施例植物纖維聚氯乙烯塑料復(fù)合材料由基料竹粉、聚氯乙烯樹脂及助劑硅烷偶聯(lián) 劑、增塑劑D0P、抗氧化劑1010、潤滑劑聚乙烯蠟混配制成；基料竹粉含量為80wt%，聚氯乙 烯樹脂含量為10wt%，聚氯乙烯回收粒料含量為10wt% ；助劑硅烷偶聯(lián)劑用量為竹粉的IOwt %，抗氧化劑1010用量為基料總重量的1 wt %，潤滑劑的用量為基料總重量的2wt%，增塑劑 用量為聚氯乙烯的5 wt %。制備(1)將制得的80目竹粉用清水浸泡10小時；接著將竹粉置于爆破罐中，在 170°C汽相蒸煮溫度、IMPa壓力下處理10分鐘，然后驟然釋壓，得到蒸汽爆破植物纖維；再 將植物纖維放入質(zhì)量濃度為1%的NaOH溶液中浸泡4小時，最后用水清洗至中性，放入干燥 箱中于80°C下干燥至含水率< 4%，得到所用的植物纖維；(2)將經(jīng)過步驟(1)預(yù)處理的竹 粉、聚氯乙烯樹脂及其回收粒料與相關(guān)助劑硅烷偶聯(lián)劑、增塑劑D0P、抗氧化劑1010、潤滑 劑聚乙烯蠟置于高速混合機中混合5分鐘，出料備用；(3)將步驟(2)所得各組分混合料送 入雙螺桿擠出機中，擠出機溫度設(shè)定為180°C，通過口模擠出成型為所需型材或者用相應(yīng)口 模和切粒機進行擠出造粒，形成粒料，再將所得粒料通過模壓或注射成型的方法獲得最終 制品。本實施例竹粉聚氯乙烯塑料復(fù)合材料拉伸強度按GB/T1040-92測試；懸臂梁缺口 沖擊強度按GB/T1843-80測試；彎曲強度按GB/T1042-79測試。結(jié)果為拉伸強度為19MPa，斷裂伸長率高達146%，抗彎強度達到36MPa，I-zod抗沖擊強度達57KJ/m2。實施例2
本實施例植物纖維聚氯乙烯塑料復(fù)合材料由基料木粉、聚氯乙烯樹脂及助劑硅烷偶 聯(lián)劑、增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯、抗氧化劑1010、潤滑劑聚乙烯蠟混配制成；基料木粉含量 為70wt%，聚氯乙烯樹脂含量為10wt%，聚氯乙烯回收粒料含量為20wt% ；助劑硅烷偶聯(lián)劑 用量為木粉的8wt %，抗氧化劑用量為基料總重量的Iwt %，潤滑劑的用量為基料總重量的 1.5wt%，增塑劑用量為聚氯乙烯的5 wt %。制備(1)將制得的60目木粉用清水浸泡10小時；接著將纖維置于爆破罐中，在 165°C汽相蒸煮溫度、IMPa壓力下處理10分鐘，然后驟然釋壓，得到蒸汽爆破植物纖維；再 將植物纖維放入質(zhì)量濃度為1. 5%的氫氧化鈉溶液中浸泡4小時，最后用水清洗至中性，放 入干燥箱中于80°C下干燥至含水率< 4%，得到所用的植物纖維；(2)將經(jīng)過步驟(1)預(yù)處 理的木粉、聚氯乙烯樹脂及其回收粒料與相關(guān)助劑硅烷偶聯(lián)劑、增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯、 抗氧化劑1010、潤滑劑聚乙烯蠟置于高速混合機中混合5分鐘，出料備用；(3)將步驟(2) 所得混合料送入雙螺桿擠出機中，擠出機溫度設(shè)定為180°C，通過口模擠出成型為所需型材 或者用相應(yīng)口模和切粒機進行擠出造粒，形成粒料，再將所得粒料通過模壓或注射成型的 方法獲得最終制品。本實施例木粉聚氯乙烯塑料復(fù)合材料拉伸強度按GB/T1040-92測試；懸臂梁缺口 沖擊強度按GB/T1843-80測試；彎曲強度按GB/T1042-79測試。結(jié)果為拉伸強度為36MPa， 斷裂伸長率高達43%，抗彎強度達到60MPa，I-zod抗沖擊強度達29KJ/m2。實施例3:
本實施例植物纖維聚氯乙烯塑料復(fù)合材料由基料稻殼粉、聚氯乙烯樹脂及助劑硅烷偶 聯(lián)劑、增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯、抗氧化劑1010、潤滑劑聚乙烯蠟混配制成；基料竹粉含量 為85wt%，聚氯乙烯樹脂含量為10wt%，聚氯乙烯回收粒料含量為5wt% ；助劑硅烷偶聯(lián)劑用 量為稻殼粉的IOwt %，抗氧化劑用量為基料總重量的1 wt %，潤滑劑的用量為基料總重量 的2wt%，增塑劑用量為聚氯乙烯的5 wt %。制備(1)將制得的100目稻殼粉用清水浸泡10小時；接著將纖維置于爆破罐中， 在170°C汽相蒸煮溫度、IMPa壓力下處理10分鐘，然后驟然釋壓，得到蒸汽爆破植物纖維； 再將植物纖維放入質(zhì)量濃度為2%的氫氧化鈉溶液中浸泡4小時，最后用水清洗至中性，放 入干燥箱中于80°C下干燥至含水率< 4%，得到所用的植物纖維；(2)將經(jīng)過步驟(1)預(yù)處理 的稻殼粉、聚氯乙烯樹脂及其回收粒料與相關(guān)助劑硅烷偶聯(lián)劑、增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯、 抗氧化劑1010、潤滑劑聚乙烯蠟置于高速混合機中混合5分鐘，出料備用；(3)將步驟(2) 所得混合料送入雙螺桿擠出機中，擠出機溫度設(shè)定為180°C，通過口模擠出成型為所需型材 或者用相應(yīng)口模和切粒機進行擠出造粒，形成粒料，再將所得粒料通過模壓或注射成型的 方法獲得最終制品。本實施例稻殼粉聚氯乙烯塑料復(fù)合材料拉伸強度按GB/T1040-92測試；懸臂梁 缺口沖擊強度按GB/T1843-80測試；彎曲強度按GB/T1042-79測試。結(jié)果為拉伸強度為 32MPa,斷裂伸長率高達30%，抗彎強度達到49MPa，I-zod抗沖擊強度達31KJ/m2。
權(quán)利要求
一種植物纖維聚氯乙烯塑料復(fù)合材料，主要由基料植物纖維、聚氯乙烯樹脂或回收聚氯乙烯塑料粒料或聚氯乙烯樹脂與回收聚氯乙烯塑料粒料的混合料混配制成，另含有以下助劑硅烷偶聯(lián)劑、增塑劑DOP、抗氧化劑1010和潤滑劑聚乙烯蠟，其特征在于，基料中，植物纖維的含量為60 90wt%, PVC樹脂或回收聚氯乙烯塑料粒料或聚氯乙烯樹脂與回收聚氯乙烯塑料粒料的混合料的含量為10 40wt%；各助劑含量為硅烷偶聯(lián)劑為植物纖維的1 10wt%，增塑劑DOP為聚氯乙烯樹脂的4 6 wt%，抗氧化劑1010為植物纖維和聚氯乙烯樹脂總重量的0.5 2 wt%，潤滑劑聚乙烯蠟為植物纖維和聚氯乙烯樹脂總重量的1 5wt%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物纖維聚氯乙烯塑料復(fù)合材料，其特征在于，所述植物纖 維是木粉、竹粉或稻殼粉。
3.—種如權(quán)利要求1所述的植物纖維聚氯乙烯塑料復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于，包括以下步驟(1)植物纖維預(yù)處理將植物纖維粉碎成40-100目的粉末，用清水浸 泡8-12小時；接著將浸泡后的植物纖維粉置于爆破罐中，在150°C -180°C汽相蒸煮溫度、 0. 8-1. 5MPa壓力下處理9-11分鐘，然后驟然釋壓，得到蒸汽爆破處理植物纖維；再將經(jīng)蒸 汽爆破處理的植物纖維放入質(zhì)量濃度為1%_2%的NaOH溶液中浸泡3-5小時，最后用水清洗 至中性，放入干燥箱中于75-85°C下干燥至含水率< 4% ； (2)混配將經(jīng)過步驟(1)預(yù)處理 的植物纖維和聚氯乙烯樹脂或回收聚氯乙烯塑料粒料或聚氯乙烯樹脂與回收聚氯乙烯塑 料粒料混合料及助劑硅烷偶聯(lián)劑、增塑劑D0P、抗氧化劑1010和潤滑劑聚乙烯蠟置于高速 混合機中混合4-10分鐘；(3)成型將步驟(2)所得各組分混合料送入雙螺桿擠出機中，擠 出機溫度設(shè)定為165°C -190°C，通過口模擠出成型為所需型材或者用相應(yīng)口模和切粒機進 行擠出造粒，形成粒料，再將所得粒料通過模壓或注射成型的方法獲得最終制品。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的植物纖維聚氯乙烯塑料復(fù)合材料的制備方法，其特征在于， 所述回收聚氯乙烯塑料粒料的制備方法是將回收的聚氯乙烯塑料經(jīng)塑料粉碎機粉碎成 20-30目的粉料后，用清水洗滌，然后在擠出機中擠出造粒并干燥。
全文摘要
一種植物纖維聚氯乙烯塑料復(fù)合材料及其制備方法，該植物纖維聚氯乙烯塑料復(fù)合材料主要由基料植物纖維60-90wt%、聚氯乙烯樹脂10-40wt%混配制成；另含有適量助劑硅烷偶聯(lián)劑、增塑劑DOP、抗氧化劑1010、潤滑劑聚乙烯蠟。本發(fā)明還包括所述植物纖維聚氯乙烯塑料復(fù)合材料制備方法。本發(fā)明之植物纖維聚氯乙烯塑料復(fù)合材料成本低，物理機械強度高，表面光潔度好，耐水耐化學(xué)腐蝕，應(yīng)用范圍廣，易降解，是一種綠色環(huán)保的代木代塑新產(chǎn)品。
文檔編號B29C47/92GK101967294SQ20101051885
公開日2011年2月9日 申請日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
發(fā)明者劉躍軍, 徐成, 曾廣勝 申請人:曾廣勝