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利用无机填料降低竹/塑复合材料热膨胀系数的方法

阅读:5发布:2020-05-23

专利汇可以提供利用无机填料降低竹/塑复合材料热膨胀系数的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 是一种利用 无机填料 降低竹/塑 复合材料 热膨胀 系数的方法,包括如下工艺步骤,一、取原料,塑料(聚乙烯和聚丙烯,聚乙烯:聚丙烯=1:9)R-PP&PE、沉淀 碳 酸 钙 PCC、竹 纤维 RBF竹颗粒GBP和经 硅 烷处理过的竹纤维TRBF和竹颗粒TGBP;二、塑化 造粒 ,原料加入双螺杆 挤出机 中以转速90r/min、 温度 为155℃-180℃进行塑化造粒;三、制成的基体颗粒在85℃条件下干燥24h;四、试样制备,五、试样制备完成后在室温下冷却72h。本发明的优点:通过无机填料的使用,使得竹塑复合材料的 热膨胀系数 得到降低。本方法操作简单可行,效果好,可广泛应用于竹(木)塑复合材料热膨胀系数的改性。,下面是利用无机填料降低竹/塑复合材料热膨胀系数的方法专利的具体信息内容。

1.利用无机矿物为增强材料降低竹塑复合材料热膨胀系数的方法;其特征是该方法包括如下工艺步骤:
一、取原料,包括:
1)塑料(R-PP&PE),塑料(R-PP&PE)包括聚乙烯和聚丙烯,聚乙烯和聚丙烯的质量百分比为聚乙烯:聚丙烯=1:9;
2)沉淀(PCC),以40 wt%质量分数;
3)竹纤维(RBF),以40 wt%质量分数或经烷处理过的竹纤维(TRBF) ,分别以40 wt%质量分数;
4)竹颗粒(GBP),以40 wt%质量分数或经硅烷处理过的竹颗粒(TGBP),分别以40 wt%质量分数;
5)经硅烷处理过的竹纤维(TRBF)、经硅烷处理过的竹颗粒(TGBP)是由以下方法处理制得:首先将待硅烷处理的竹纤维(RBF )和竹颗粒(GBP)在85 °C下烘干24 h,保证其含率在2 %以下,同时制备处理液;该处理液由甲醇、纯净水和硅烷溶液组成,按质量分数比为8.1:0.9:1,其中硅烷溶液是1- 基-1-氨丙基-三甲基硅烷含量大于等于60%,硅烷溶液的质量为待硅烷处理的竹纤维(RBF )和竹颗粒(GBP)质量的3 wt%;然后将干燥好的竹纤维(RBF )和竹颗粒(GBP)在室温25 °C下浸渍1 h;浸渍完成后,将浸渍过的竹纤维(RBF )和竹颗粒(GBP)在85°C下烘干24 h后过目100目;
二、由单一的填料加入:包括:沉淀碳酸钙(PCC)、 竹纤维(RBF)、竹颗粒(GBP)或经硅烷处理过的竹纤维(TRBF)和经硅烷处理过的竹颗粒(TGBP),其中; 竹纤维(RBF)、竹颗粒(GBP)或经硅烷处理过的竹纤维(TRBF)和经硅烷处理过的竹颗粒(TGBP),分别以40 wt%质量分数增强塑料(R-PP&PE)基体;沉淀碳酸钙(PCC )从3 wt%,7wt%,10wt%15wt%至30wt%的质量分数分别增强塑料(R-PP&PE)基体;
三、塑化造粒,将上述原料加入双螺杆挤出机中,以转速90 r/ min、温度
155℃-180℃进行塑化造粒;
四、制成的基体颗粒,温度85℃,干燥24 h;
五、试样制备,经干燥后的基体颗粒加入Plus 35 型注入成型机制样,注射温度为
175℃,成型温度 68 ℃,未添加助剂的塑料R-PP&PE基体的试样注射温度为180℃,成型温度 54 ℃;
六、试样制备完成后,在室温下冷却72 h。
2.利用无机矿物为增强材料降低竹塑复合材料热膨胀系数的方法,其特征是该方法包括如下工艺步骤:
一、取原料,包括:
1)塑料(R-PP&PE),塑料(R-PP&PE)包括聚乙烯和聚丙烯,聚乙烯和聚丙烯的质量百分比为聚乙烯:聚丙烯=1:9;
2)沉淀碳酸钙(PCC) ,以40 wt%质量分数;
3)竹纤维(RBF),以40 wt%质量分数或经硅烷处理过的竹纤维(TRBF ),分别以40 wt%质量分数;
4)竹颗粒(GBP),以40 wt%质量分数或经硅烷处理过的竹颗粒(TGBP),分别以40 wt%质量分数;
所述的硅烷处理:经硅烷处理过的竹纤维(TRBF)、竹颗粒(TGBP)是由以下方法处理制得:首先将待硅烷处理的竹纤维(RBF )和竹颗粒(GBP)在85 °C下烘干24 h,保证其含水率在2 %以下,同时制备处理液;该处理液由甲醇、纯净水和硅烷溶液组成,按质量分数比为8.1:0.9:1,其中硅烷溶液是1- 氨基-1-氨丙基-三甲氧基硅烷含量大于等于60%,硅烷溶液的质量为待硅烷处理的竹纤维(RBF )和竹颗粒(GBP)质量的3 wt%;然后将干燥好的竹纤维(RBF )和竹颗粒(GBP)在室温25 °C下浸渍1 h;浸渍完成后,将浸渍过的竹纤维(RBF )和竹颗粒(GBP)在85°C下烘干24 h后过目100目;
二、有机填料和无机填料同时加入, 有机填料包括的复合材料:
1)沉淀碳酸钙 (PCC)和竹纤维(RBF),质量分数分别为40 wt%;
2)沉淀碳酸钙 (PCC)和经硅烷处理过的竹纤维(TRBF),质量分数分别为40 wt%;
3)沉淀碳酸钙 (PCC)和竹颗粒(GBP),质量分数分别为40 wt%;
4)沉淀碳酸钙( PCC)和经硅烷处理过的竹颗粒(TGBP),质量分数分别为40 wt%;
无机填料沉淀碳酸钙(PCC)从6 wt%、12 wt%至18 wt%的质量分数分别增强塑料R-PP&PE基体;
三、塑化造粒,将上述原料加入双螺杆挤出机中,以转速90 r/ min、温度为
155℃-180℃进行塑化造粒;
四、制成的基体颗粒,温度85℃,干燥24 h;
五、试样制备,经干燥后的基体颗粒加入Plus 35 型注入成型机制样,注射温度为
175℃,成型温度 68 ℃,未添加助剂的塑料(R-PP&PE)基体的试样注射温度为180℃,成型温度 54 ℃;
六、试样制备完成后,在室温下冷却72 h。

说明书全文

利用无机填料降低竹/塑复合材料热膨胀系数的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及的是一种利用无机填料降低竹/塑复合材料热膨胀系数的方法,属于竹/塑复合材料技术领域。

背景技术

[0002] 竹(木)塑复合材料已经逐渐成为一种重要的功能性材料。与传统的木质复合材料相比, 竹(木)塑复合材料比塑料硬度高,具有热塑性塑料的加工性的特点,能重复使用和回收再利用,并可生物降解。热膨胀性能在机械和热学性能研究中的一项重要的指标,其数值是工程材料设计中的一个重要参数。在温度改变时,材料内部的自由体积增加,从而产生热能,出现热膨胀现象。线性膨胀系(LTEC)是一个重要的工程设计参数,可以用来测量材料随着温度升高后的尺寸变化,对材料的使用和开发都起着至关重要的作用,在工程材料组装时显的尤为重要。影响高聚物热膨胀系数的因素有高聚物的密度,结晶度,晶体尺寸,加工过程(挤出速度,挤出压力及挤出温度)等。对于复合材料而言,除了基体本身的性能外,填料长宽比、质量分数、方向和分布也都对复合材料的热膨胀系数也有一定的影响作用。木材(沿着木材顺纹方向)和矿物(如)的LTEC值约是塑料LTEC值的1/20,生物纤维增强复合材料的1/10,其垂直于木纹方向(径向和弦向)的LTEC值与木材的比重成比例,约为沿着木材顺纹方向LTEC值的5-10倍。因此,无机矿物与生物纤维可作为降低高聚物热膨胀系数的增强材料使用。

发明内容

[0003] 本发明提出的是一种利用无机填料降低竹/塑复合材料热膨胀系数的方法,其目的是降低芯-表结构木塑复合材料的热膨胀系数。
[0004] 本发明的技术解决方案:利用无机矿物为增强材料降低竹塑复合材料热膨胀系数的方法;该方法包括如下工艺步骤:一、取原料,包括:
1)塑料,塑料包括聚乙烯和聚丙烯,聚乙烯和聚丙烯的质量百分比为聚乙烯:聚丙烯=1:9;
2)沉淀碳酸钙,以40 wt%质量分数;
3)竹纤维,以40 wt%质量分数或经烷处理过的竹纤维 ,分别以40 wt%质量分数;
4)竹颗粒,以40 wt%质量分数或经硅烷处理过的竹颗粒,分别以40 wt%质量分数;
5)经硅烷处理过的竹纤维、经硅烷处理过的竹颗粒是由以下方法处理制得:首先将待硅烷处理的竹纤维和竹颗粒在85 °C下烘干24 h,保证其含率在2 %以下,同时制备处理液;该处理液由甲醇、纯净水和硅烷溶液组成,按质量分数比为8.1:0.9:1,其中硅烷溶液是1- 基-1-氨丙基-三甲基硅烷含量大于等于60%,硅烷溶液的质量为待硅烷处理的竹纤维和竹颗粒质量的3 wt%;然后将干燥好的竹纤维和竹颗粒在室温25 °C下浸渍1 h;浸渍完成后,将浸渍过的竹纤维和竹颗粒在85°C下烘干24 h后过目100目;
二、由单一的填料加入:包括:沉淀碳酸钙、 竹纤维、竹颗粒或经硅烷处理过的竹纤维和经硅烷处理过的竹颗粒,其中; 竹纤维、竹颗粒或经硅烷处理过的竹纤维和经硅烷处理过的竹颗粒,分别以40 wt%质量分数增强塑料基体;沉淀碳酸钙从3 wt%,7wt%,10wt%
15wt%至30wt%的质量分数分别增强塑料基体;
三、塑化造粒,将上述原料加入双螺杆挤出机中,以转速90 r/ min、温度为
155℃-180℃进行塑化造粒;
四、制成的基体颗粒,温度85℃,干燥24 h;
五、试样制备,经干燥后的基体颗粒加入Plus 35 型注入成型机制样,注射温度为
175℃,成型温度 68 ℃,未添加助剂的塑料R-PP&PE基体的试样注射温度为180℃,成型温度 54 ℃;
六、试样制备完成后,在室温下冷却72 h。
[0005] 本发明的优点:通过无机填料的使用,使得竹塑复合材料的热膨胀系数得到降低。本方法操作简单可行,效果好,可广泛应用于竹(木)塑复合材料热膨胀系数的改性。 具体实施方式
实施例
[0006] 利用无机矿物为增强材料降低竹塑复合材料热膨胀系数的方法;包括如下工艺步骤:一、取原料,包括
1)塑料R-PP&PE,塑料R-PP&PE包括聚乙烯和聚丙烯,聚乙烯和聚丙烯的质量百分比为聚乙烯:聚丙烯=1:9;
2)沉淀碳酸钙PCC,以40 wt%质量分数;
3)竹纤维RBF,以40 wt%质量分数或经硅烷处理过的竹纤维TRBF ,分别以40 wt%质量分数;
4)竹颗粒GBP,以40 wt%质量分数或经硅烷处理过的竹颗粒TGBP,分别以40 wt%质量分数;
所述的硅烷处理:经硅烷处理过的竹纤维TRBF、竹颗粒TGBP是由以下方法处理制得:首先将待硅烷处理的竹纤维RBF 和竹颗粒GBP在85 °C下烘干24 h,保证其含水率在2 %以下,同时制备处理液;该处理液由甲醇、纯净水和硅烷溶液组成,按质量分数比为
8.1:0.9:1,其中硅烷溶液是1- 氨基-1-氨丙基-三甲氧基硅烷含量大于等于60%,硅烷溶液的质量为待硅烷处理的竹纤维RBF 和竹颗粒GBP质量的3 wt%;然后将干燥好的竹纤维RBF 和竹颗粒GBP在室温25 °C下浸渍1 h;浸渍完成后,将浸渍过的竹纤维RBF 和竹颗粒GBP在85°C下烘干24 h后过目100目;
二、实验分两组,其中第一组实验,由单一的填料加入:包括:沉淀碳酸钙PCC、 竹纤维RBF、竹颗粒GBP或经硅烷处理过的竹纤维TRBF和经硅烷处理过的竹颗粒TGBP,其中; 竹纤维RBF、竹颗粒GBP或经硅烷处理过的竹纤维TRBF和竹颗粒TGBP,分别以40 wt%质量分数增强R-PP&PE基体;沉淀碳酸钙PCC 从3 wt%,7wt%,10wt%15wt%至30wt%的质量分数分别增强R-PP&PE基体;
第二组实验,有机填料和无机填料同时加入, 有机填料包括的复合材料:
1)沉淀碳酸钙 PCC和竹纤维RBF,质量分数分别为40 wt%;
2)沉淀碳酸钙 PCC和经硅烷处理过的竹纤维TRBF,质量分数分别为40 wt%;
3)沉淀碳酸钙 PCC和竹颗粒GBP,质量分数分别为40 wt%;
4)沉淀碳酸钙 PCC和经硅烷处理过的竹颗粒TGBP,质量分数分别为40 wt%;
无机填料沉淀碳酸钙PCC从6 wt%、12 wt%至18 wt%的质量分数分别增强R-PP&PE基体;
三、塑化造粒,将上述原料加入双螺杆挤出机中,以转速90 r/ min、温度为
155℃-180℃进行塑化造粒;
四、制成的基体颗粒,温度85℃,干燥24 h;
五、试样制备,经干燥后的基体颗粒加入Plus 35 型注入成型机制样,注射温度为
175℃,成型温度 68 ℃,未添加助剂的塑料R-PP&PE基体的试样注射温度为180℃,成型温度 54 ℃;
六、试样制备完成后,在室温下冷却72 h。
[0007] 表1 沉淀碳酸钙PCC 加入量对R-PP&PE/PCC/GBP(TGBP)复合材料热膨胀系数的影响注:以上%指的是质量百分数;A ,B, C……表示方差分析后的显著性,同样字母表示方差分析无显著性差异,概值设定为0.05;数值为5次测试后的平均值,括号内数值为标准差。
[0008] PCC的加入后,复合材料(R-PP&PE/PCC/GBP和R-PP&PE/PCC/TGBP)的LTEC随着PCC加入量的增高而降低(表1)。当PCC的加入量增加到18%时,PP&PE/PCC/GBP的LTEC分别降低了66.7%,61.3%和63.1%,经硅烷处理过的TGBP具有更好的降低热膨胀的效果,在3个温度区间分别降低了70.6%,65.5%,64.2%,PP&PE/PCC/TGBP的LTEC更低的原因是硅烷起到偶联剂的作用,让填料和塑料基体结合的更好,从而起到了限制热膨胀的作用。 [0009] 表2 PCC 加入量对R-PP&PE/PCC/RBF(TRBF)复合材料热膨胀系数的影响
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