技术领域
[0001] 本
发明涉及建材技术领域,具体地,涉及一种
木塑复合材料及制备方法。
背景技术
[0002] 我国是一个农业大国,同时也是一个森林资源贫乏的国家。在实际生活中对木制品的需求量巨大,目前我国实际使用木材3.2亿立方米以上,其中缺口达到了1.4亿立方米以上。而在木材加工过程中20%-30%的木粉和边
角料没有有效利用而被废弃;在农业生产中,大量的
生物质材料被焚烧处理,这不仅浪费了大量的资源,并且对生态环境带来了严重污染。木塑制品不仅能够很好的替代木材,缓解森林资源短缺,增加森林
碳汇,实现二
氧化碳的减排,更是一种新型的绿色环保低碳产品。
[0003] 而市场上主要以单一的聚烯
烃或PVC与木粉混合改性制取木塑复合材料,其缺点是以PVC为载体所制得的木塑复合材料,其产品韧性与木材相差很大,以聚烯烃为载体的木塑复合材料虽然解决了产品的韧性问题,但其产品的
密度远大于木材的密度,产品的刚性低于木材的刚性。目前市场上的木塑复合材料很难真正意义上的取代木材。
[0004] 因此,研究开发一种既具有较好使用性能,又能够取代木材的复合材料,具有较好的应用价值,也符合目前建筑行业的要求。
发明内容
[0005] 针对
现有技术中的
缺陷,本发明的目的是提供一种木塑复合材料及制备方法,所述材料应用于建筑领域,不仅具有较好的强度、韧性等
力学性能,还具有质轻的特点,有效解决的木材缺乏的现象,实现了较好意义上的木材替代,降低了使用成本,具有较好的应用价值。
[0006] 本发明解决技术问题采用如下技术方案:本发明涉及一种木塑复合材料,包括如下重量份数的各组分:再生塑料25 38份、聚乙~
烯醇10 18份、乙丙
橡胶5 12份、
植物纤维32 45份、木屑21 29份、玻璃纤维5 10份、竹炭纤~ ~ ~ ~ ~
维3 8份、
硬脂酸锌0.5 3.3份、聚乙烯蜡1.2 2.9份、
石墨烯0.3 1.2份、相容剂3 9份、偶联~ ~ ~ ~ ~
剂2 5份、填充剂10 15份。
~ ~
[0007] 优选地,所述再生塑料33份、聚乙烯醇15份、乙丙橡胶9份、植物纤维40份、木屑26份、玻璃纤维7份、竹炭纤维5份、硬脂酸锌2.1份、聚乙烯蜡2.5份、
石墨烯0.6份、相容剂5份、
偶联剂3份、填充剂12份。
[0008] 优选地,所述再生塑料包括再生聚乙烯、再生聚丙烯、再生PET、再生聚苯乙烯中的一种或者多种的混合。
[0009] 优选地,所述植物纤维包括:废弃秸秆、谷壳、坚果果壳中的一种或者多种的混合。
[0010] 优选地,所述相容剂为
马来酸酐接枝聚苯乙烯共聚物型相容剂。
[0011] 优选地,所述偶联剂为
硅烷偶联剂或者
钛酸酯偶联剂。
[0012] 优选地,所述填充剂为超细滑石粉、活性碳酸
钙、纳米二氧化钛、纳米
二氧化硅中的一种或者多种的混合。
[0013] 本发明还涉及一种制备木塑复合材料的方法,包括如下步骤:(1)按照配比分别称取各组分,备用;
(2)将再生塑料加入到高速混合机中,加入聚乙烯醇、乙丙橡胶、植物纤维、木屑于80~
90℃条件下混合均匀,然后降低
温度至60 80℃条件下加入偶联剂、石墨烯混合反应20~ ~
30min,再加入相容剂、聚乙烯蜡、硬脂酸锌,充分搅拌均匀,得到混合物a1;
(3)提高体系温度至85 90℃,向混合物a1中加入玻璃纤维、竹炭纤维、填充剂,混合搅~
拌10 15min,混合均匀后升温至112 116℃,搅拌5 10min,降温至室温,即得所述木塑复合~ ~ ~
材料。
[0014] 优选地,所述步骤(1)中植物纤维、木屑在加入混合机中之前需对其进行
粉碎处理,粉碎至粒径为50 100目。~
[0015] 与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:(1)本发明所述的木塑复合材料,应用于建筑领域,不仅具有较好的强度、韧性等力学性能,还具有质轻的特点,有效解决的木材缺乏的现象,实现了较好意义上的木材替代,降低了使用成本,具有较好的应用价值。
[0016] (2)本发明所述的木塑复合材料中添加有石墨烯,由于石墨烯具有独特的
片层状结构,层层
叠加形成致密的物理隔绝层,使得石墨烯改性后制备得到的复合材料具有较好的物理隔绝防
水、防
腐蚀作用,再加上石墨烯具有优异的力学性能,为复合材料的力学强度提供了保障,使得材料具有高韧性、高强度的特点。
[0017] (3)本发明所述的木塑复合材料采用的基材为再生塑料,不仅降低了原料的成本,还实现了废弃材料的再利用,提高了再生塑料的利用价值。
[0018] (4)本发明所述的木塑复合材料采用的木质纤维为植物纤维和木屑,一方面解决了其处理的难度,避免了常规处理办法中生物质材料燃烧处理对环境的污染,另一方面,变废为宝,实现了废弃物的再利用,降低了原料使用成本。
[0019] (5)本发明所述的木塑复合材料的制备方法简单、操作方便,工艺条件温和,适合工业化推广生产。
具体实施方式
[0020] 下面结合具体
实施例,进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件,例如Sambrook等分子克隆:实验室手册(New York:Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989)中所述的条件,或按照制造厂商所建议的条件。
[0021] 实施例1:本实施例涉及一种木塑复合材料及制备方法;
所述木塑复合材料,由如下重量份数的各组分制备而成:
再生塑料33份、聚乙烯醇15份、乙丙橡胶9份、植物纤维40份、木屑26份、玻璃纤维7份、竹炭纤维5份、硬脂酸锌2.1份、聚乙烯蜡2.5份、石墨烯0.6份、相容剂5份、偶联剂3份、填充剂12份。
[0022] 其中,所述再生塑料包括再生聚乙烯、再生聚丙烯的混合。
[0023] 选用再生塑料作为基材,不仅降低了原料的成本,还实现了废弃材料的再利用,提高了再生塑料的利用价值。
[0024] 其中,所述植物纤维包括:废弃秸秆、谷壳的混合。
[0025] 选用废弃植物纤维作为木质纤维,一方面解决了其处理的难度,避免了常规处理办法中生物质材料燃烧处理对环境的污染,另一方面,变废为宝,实现了废弃物的再利用,降低了原料使用成本。
[0026] 其中,所述相容剂为马来酸酐接枝聚苯乙烯共聚物型相容剂。
[0027] 其中,所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。
[0028] 其中,所述填充剂为超细滑石粉、活性碳酸钙的混合。
[0029] 本发明制备木塑复合材料的方法,包括如下步骤:(1)按照配比分别称取各组分,备用;
(2)将再生塑料加入到高速混合机中,加入聚乙烯醇、乙丙橡胶、植物纤维、木屑于82℃条件下混合均匀,然后降低温度至70℃条件下加入偶联剂、石墨烯混合反应30min,再加入相容剂、聚乙烯蜡、硬脂酸锌,充分搅拌均匀,得到混合物a1;
(3)提高体系温度至85℃,向混合物a1中加入玻璃纤维、竹炭纤维、填充剂,混合搅拌
15min,混合均匀后升温至115℃,搅拌10min,降温至室温,即得所述木塑复合材料。
[0030] 其中,所述步骤(1)中植物纤维、木屑在加入混合机中之前需对其进行粉碎处理,粉碎至粒径为50 100目。~
[0031] 实施例2:本实施例涉及一种木塑复合材料及制备方法;
所述木塑复合材料,由如下重量份数的各组分制备而成:
再生塑料25份、聚乙烯醇10份、乙丙橡胶5份、植物纤维32份、木屑21份、玻璃纤维5份、竹炭纤维3份、硬脂酸锌0.5份、聚乙烯蜡1.2份、石墨烯0.3份、相容剂3份、偶联剂2份、填充剂10份。
[0032] 其中,所述再生塑料包括再生聚乙烯、再生聚苯乙烯中的混合。
[0033] 选用再生塑料作为基材,不仅降低了原料的成本,还实现了废弃材料的再利用,提高了再生塑料的利用价值。
[0034] 其中,所述植物纤维包括:废弃秸秆、坚果果壳的混合。
[0035] 选用废弃植物纤维作为木质纤维,一方面解决了其处理的难度,避免了常规处理办法中生物质材料燃烧处理对环境的污染,另一方面,变废为宝,实现了废弃物的再利用,降低了原料使用成本。
[0036] 其中,所述相容剂为马来酸酐接枝聚苯乙烯共聚物型相容剂。
[0037] 其中,所述偶联剂为硅烷偶联剂。
[0038] 其中,所述填充剂为活性碳酸钙、纳米二氧化钛的混合。
[0039] 本发明制备木塑复合材料的方法,包括如下步骤:(1)按照配比分别称取各组分,备用;
(2)将再生塑料加入到高速混合机中,加入聚乙烯醇、乙丙橡胶、植物纤维、木屑于80℃条件下混合均匀,然后降低温度至60℃条件下加入偶联剂、石墨烯混合反应30min,再加入相容剂、聚乙烯蜡、硬脂酸锌,充分搅拌均匀,得到混合物a1;
(3)提高体系温度至85℃,向混合物a1中加入玻璃纤维、竹炭纤维、填充剂,混合搅拌
15min,混合均匀后升温至112℃,搅拌10min,降温至室温,即得所述木塑复合材料。
[0040] 其中,所述步骤(1)中植物纤维、木屑在加入混合机中之前需对其进行粉碎处理,粉碎至粒径为50 100目。~
[0041] 实施例3:本实施例涉及一种木塑复合材料及制备方法;
所述木塑复合材料,由如下重量份数的各组分制备而成:
再生塑料38份、聚乙烯醇18份、乙丙橡胶12份、植物纤维45份、木屑29份、玻璃纤维10份、竹炭纤维8份、硬脂酸锌3.3份、聚乙烯蜡2.9份、石墨烯1.2份、相容剂9份、偶联剂5份、填充剂15份。
[0042] 其中,所述再生塑料包括再生聚乙烯、再生PET的混合。
[0043] 选用再生塑料作为基材,不仅降低了原料的成本,还实现了废弃材料的再利用,提高了再生塑料的利用价值。
[0044] 其中,所述植物纤维包括:废弃秸秆。
[0045] 选用废弃植物纤维作为木质纤维,一方面解决了其处理的难度,避免了常规处理办法中生物质材料燃烧处理对环境的污染,另一方面,变废为宝,实现了废弃物的再利用,降低了原料使用成本。
[0046] 其中,所述相容剂为马来酸酐接枝聚苯乙烯共聚物型相容剂。
[0047] 其中,所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。
[0048] 其中,所述填充剂为超细滑石粉、活性碳酸钙、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅中的一种或者多种的混合。
[0049] 本发明制备木塑复合材料的方法,包括如下步骤:(1)按照配比分别称取各组分,备用;
(2)将再生塑料加入到高速混合机中,加入聚乙烯醇、乙丙橡胶、植物纤维、木屑于90℃条件下混合均匀,然后降低温度至80℃条件下加入偶联剂、石墨烯混合反应20min,再加入相容剂、聚乙烯蜡、硬脂酸锌,充分搅拌均匀,得到混合物a1;
(3)提高体系温度至90℃,向混合物a1中加入玻璃纤维、竹炭纤维、填充剂,混合搅拌
10min,混合均匀后升温至116℃,搅拌5min,降温至室温,即得所述木塑复合材料。
[0050] 其中,所述步骤(1)中植物纤维、木屑在加入混合机中之前需对其进行粉碎处理,粉碎至粒径为50 100目。~
[0051] 综上所述,本发明所述的木塑复合材料,应用于建筑领域,不仅具有较好的强度、韧性等力学性能,还具有质轻的特点,有效解决的木材缺乏的现象,实现了较好意义上的木材替代,降低了使用成本,具有较好的应用价值。此外,本发明所述的木塑复合材料的制备方法简单、操作方便,工艺条件温和,适合工业化推广生产。
[0052] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在
权利要求的范围内做出各种
变形或
修改,这并不影响本发明的实质内容。