[发明专利]一种用改性木粉和废旧塑料制备木塑复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及木塑复合材料制备技术，具体涉及一种用改性木粉和废旧塑料制备木塑复合材料的方法。

背景技术

中国是一个木材资源并不丰的国家,随着国民经济的迅速发展,木材产量根本满足不了经济发展的需求,且木材的大量砍伐对生态环境造成严重的破坏。为保护森林资源,寻找新型材料来替代木材已成为研究的热点。木塑复合材料是由塑料与木材、竹材、秸秆等木质纤维材料复合而形成的新型材料，具有塑料与木质材料的双重性能优势，既有植物的来源广、可被环境消纳性和可再生性，又有塑料的质轻、耐虫蛀、易加工、力学性能良好、热伸缩性和吸水性比木材小等优点，可在多种场合替代木材使用。利用木材加工剩余物与废弃塑料研制开发木塑复合材料，既能有效解决我国木材资源紧张的局面，提高木材综合利用率，又能减少塑料废弃物对环境造成的污染。木塑复合材料在资源利用与环境保护方面都具有突出的优势而得到迅速发展。

在中国，回收的废旧塑料主要是聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）的混合物。由于各种塑料组分之间的相容性差，而且共混物的极性低，与木质纤维材料的界面相容性低，制备出的木塑复合材料的力学性能差，尤其是冲击性能低，不适合生产高性能要求的木塑复合材料产品。因此，如何改善植物纤维与各种废弃塑料间的界面粘合作用是利用废弃塑料制备木塑复合材料所必须解决的关键技术问题。

发明内容

本发明主要根据表面原位化学组合的原理采用经过选择的、具有活性基团的、满足最终改性要求的多种表面改性剂，用固相接枝法在农林废弃物粉末表面进行逐层化学反应，依次高密度地键接上多种表面改性剂，生成能够满足不同使用要求的界面强度和厚度的界面层，使改性粉末与废弃塑料间的界面粘合作用增强从而提高复合材料的机械力学性能。

为实现本发明的目的采用以下技术方案实现：

将废弃农林废弃物破碎后再用磨粉机磨成细度为20～300目的废弃物粉末，在110℃～150℃下烘干，使含水量≤2%，然后依次加入三种不同的表面改性剂，每种改性物的添加量为2.0～8.0％，在高速混合机中逐一与废弃物粉末进行混合，混合时间均为5～20min，经三次混合后出料制成改性废弃物粉末。

将废旧塑料清洗、破碎成粒度为2～12mm的粒料，烘干使其水分含量≤2%。

按重量百分比将改性废弃物粉末、废旧塑料颗粒、润滑剂、发泡剂及助发泡剂的混合物加入高速混合机，在70℃～120℃的条件下高速混合5～30min后冷却至温度低于55℃以下出料，制成专用预混料。将预混料用挤出机挤出成型即得到所需的木塑复合材料。预混料的具体比例为：

改性废弃物粉末50～70%

废旧塑料颗粒20～45%

润滑剂1～6%

发泡剂2～8%

助发泡剂1～5%

所述的农林废弃物是指木材废弃物、竹子废弃物、农作物秸秆废弃物、果壳废弃物、甘蔗渣废弃物。

所述的废旧塑料为PVC、PP、PE中的任意一种或其中几种的任意比例混合物。

所述的表面改性剂为马来酸酐接枝物、邻苯二甲酸酐、钛酸酯、铝酸酯、异氰酸酯、三异丙基铝、丁腈橡胶、氯丁橡胶或硅烷类偶联剂中的六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷、乙烯基三（甲氧基乙氧基）硅烷或氨丙基三乙氧基硅烷的一种。

所述的润滑剂为硬脂酸、硬脂酸金属盐中的硬脂酸钠、硬脂酸锶、硬脂酸钙或硬脂酸锌的一种、石蜡、聚乙烯蜡或聚丙烯蜡等。

所述的发泡剂为碳酸氢钠、偶氮二甲酰胺或对甲苯磺酰氨基脲中的一种或其中几种的任意比例混合物。

所述的助发泡剂为氧化锌、醋酸锌或碳酸锌中的一种或其中几种的任意比例混合物。

所述的挤出机可以为平行双螺杆挤出机、单螺杆双阶挤出机组或锥形双螺杆挤出机。挤出成型采用常规方法，挤出机机筒温度为130～195℃，模头温度为160～200℃，挤出产物经真空定型、冷却、干燥、牵引、切割成所需产品。

按以上工艺生产的木塑复合材料的技术指标如下表所示：